[發明專利]一種測定非飽和土滲透系數的裝置及方法

有效

• 申請號: 201210196089.4
• 申請日: 2012-06-14
• 公開（公告）號: CN102749276A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 談云志;王世梅;童富果;陳勇;李小偉;鄒良超;胡新疆
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

技術領域

本發明涉及土木工程中非飽和土測定領域，特別是一種測定非飽和土滲透系數的裝置及方法。

背景技術

非飽和土的滲透系數是分析降雨對土坡穩定性、固體廢物填埋場、地下污水的遷移和填土工程問題的重要參數。然而由于在非飽和土中有基質吸力的存在，不能用常規的飽和滲透試驗方法確定其滲透系數，使得非飽和土滲透系數的確定具有較大的難度。非飽和土滲透系數可以通過直接或間接方法側定。直接量測，既可以在試驗室，也可以在現場進行，但測量過程需要很長時間，對儀器的精度要求很高，用現有的測試手段直接測定相當困難；間接方法要用到土的體積—質量性質、土—水特征曲線和土的飽和滲透系數，再通過經驗模型預測非飽和土滲透系數，基于此，眾多學者提出了各種形式的滲透系數模型，但不同的經驗模型預測得到相同條件下的土體滲透系數差別很大，至今還沒有一種統一的非飽和滲透系數函數。因此，無論直接或間接方法，都還沒有一種簡單可行的獲得非飽和土滲透系數的方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種測定非飽和土滲透系數的裝置及方法，可以用較簡便的裝置通過一維入滲試驗獲得非飽和土滲透系數。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種測定非飽和土滲透系數的裝置，不銹鋼槽體上端設有上反濾裝置，下端設有下反濾裝置；

不銹鋼槽體的較長面設有一開放端面，該開放端面安裝有用于將該開放端面密閉的鋼化玻璃；

在不銹鋼槽體的至少一個端面上從上到下分別設有多個土壤水分傳感器和土壤張力計。

所述的上反濾裝置中，集水器皿上端面設有上進水口，集水器皿下方設有上反濾層，上反濾層下方設有上鋼絲網；

所述的下反濾裝置中，下鋼絲網下方設有下反濾層，下反濾層下方設有鋁板，鋁板上設有下出水管。

所述的上反濾裝置通過上進水口與供水系統連接；

所述的下反濾裝置通過下出水管與出水收集裝置連接。

所述的出水收集裝置中，氣液分離器上端與下出水管連接，氣液分離器下端通過一段水平管與彎管連接，在水平管上方連接有量管。

所述的不銹鋼槽體橫截面為方形。

所述的不銹鋼槽體較長面的高度為80-120cm。

所述的不銹鋼槽體的開放端面的兩側設有滑槽，鋼化玻璃安裝在滑槽內，并由滑槽上的多個緊固螺栓緊固；

所述的鋼化玻璃與不銹鋼槽體之間還設有密封圈。

一種上述的裝置測定非飽和土滲透系數的方法，包括以下步驟：

一、制做試樣；

二、在試樣上埋設土壤水分傳感器和土壤張力計；

三、連接供水系統和出水收集裝置；

四、開啟計算機，打開數據采集系統；

讓水進入試樣，開始入滲；

土壤水分傳感器和土壤張力計通過數據采集系統記錄所在位置土體的含水量和基質吸力隨時間的變化值；

當水滲透到達試樣底部后，利用出水收集裝置定時測量出水量；

觀察采集系統采集到的數據，當不同高度處各傳感器的讀數接近一致后，表明試樣已經達到飽和，即可終止試驗；

將采集的數據和事先測得的飽和滲透系數進行迭代計算，獲得相應試樣的非飽和滲透系數。

在步驟一中，將不銹鋼槽體水平放在地面上，開放端面朝上，根據試驗要求將上反濾裝置和下反濾裝置固定在適當的位置；

將試驗材料裝入不銹鋼槽體，在控制密度的條件下分層壓實，將鋼化玻璃插入滑槽，通過緊固螺栓實現密封。

在步驟二中，在不銹鋼槽體的預留孔洞處，用與土壤水分傳感器和土壤張力計大小相同的取土槽挖土，然后埋設土壤水分傳感器和土壤張力計。

本發明提供的一種測定非飽和土滲透系數的裝置及方法，與現有技術相比，有益效果是：能夠通過簡單的一維入滲試驗和迭代計算直接獲得非飽和土滲透系數，而且儀器制造簡單，測量精度高，既可測量試樣的非飽和滲透系數，也可以用于測量試樣的土—水特征曲線。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：

圖1為本發明的整體結構示意圖。

圖2為圖1的A-A剖視示意圖。

圖中：上進水口1，集水器皿2，上反濾層3，上鋼絲網4，不銹鋼槽體5，土壤水分傳感器6，土壤張力計7，下鋼絲網8，下反濾層9，鋁板10，底座11，下出水管12，出水收集裝置13，氣液分離器14，彎管15，量管16，供水系統17，鋼化玻璃18，密封圈19，緊固螺栓20，滑槽21，上反濾裝置22，下反濾裝置23，排氣管24，試樣25。