[發明專利]土體水平向滲透系數的測定裝置及其方法

有效

• 申請號: 201210576870.4
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103033460A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 尹振宇;金銀富;夏云龍;李艷玲;朱啟銀
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及工程材料試驗儀器領域，尤其涉及土體水平向滲透系數的測定裝置及其方法。

背景技術

在巖土工程中，滲透性是土體的一個基本特性，一般用滲透系數表示。由于軟土在沉積過程中的各向異性，導致土體在不同的方向具有不同的滲透系數。當應用數值方法預測土工織物加固地基的沉降以及預測堤壩、路基等長期變形時，土體滲透系數的大小決定著達到最終沉降的時間，而在土工織物加固的地基中，沉降完成的時間取決于水平滲透系數的大小。因此，水平滲透系數測定的準確性直接影響預測地基沉降和工后長期變形的準確性。

現行針對透水性小的粘性土的室內測定土體的滲透系數的技術通常為固結滲透試驗，該方法基于一維固結試驗，通過測定恒定壓力下的試樣的變形和時間的關系，并根據固結理論推求滲透系數。

公開號為2630839的中國專利，其實用新型名稱為“粗顆粒土滲透系數及土體滲透變形測試儀”，公開了試樣筒上端的頂箍、下端的底箍分別與上、下頂蓋連接，上、下頂蓋上設置三通、彈簧頂桿，固定多孔板，試樣筒下可設置垂直支架或水平支架。該實用新型結構簡單，操作方便，可測多項參數，但此實用新型的裝置無法測定滲透系數很小粘性土的水平滲透系數。

公開號為1737530的中國專利，其發明名稱為“一種測試滲透系數及抗滲比降的方法”，公開了一種測試滲透系數及抗滲比降的方法,包含以下步驟：A.使用由透水石制成的固定裝置將巖土體固定在一可施加滲透水壓力的底座上；B.在試樣底部加滲透水壓Ps；C.施加滲透水壓力后，滲透水經過試樣，由固定裝置上方的排水口流出，排水口接量水設備；D.測量滲透水壓力、時間及滲流量，計算滲透系數和抗滲比降。采用本發明的方法測定的巖土體滲透系數具有很高的可靠度和精度。但是本實發明測試設備復雜，所需試驗成本大，而且測量粘性土的滲透系數時所需壓力大、時間長，無法做到變形和滲透系數同步進行測量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供了土體水平向滲透系數的測定裝置及其方法，以解決現有技術中不能簡易地測量土體水平向滲透系數的問題。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：提供一種土體水平向滲透系數的測定裝置，其包括：固結盒，所述固結盒內放置中間填充有吸水單元的土樣，所述吸水單元貫穿所述土樣，所述固結盒底部開有孔洞，所述孔洞的一端對準所述吸水單元的一側，所述孔洞的另一端通向所述固結盒的外部；隔離板，所述隔離板覆蓋所述土樣的一側，并在對應所述吸水單元的區域開有孔；活塞，所述活塞覆蓋所述土樣的另一側以及所述吸水單元的另一側。

進一步的，所述土體水平向滲透系數的測定裝置還包括土樣開孔器。

進一步的，所述土樣開孔器為帶刃腳的圓形薄壁取土器。

進一步的，所述吸水單元為土工織物。

進一步的，所述土體水平向滲透系數的測定裝置還包括標有刻度的玻璃管，所述玻璃管與所述孔洞的另一端連接。

進一步的，所述土體水平向滲透系數的測定裝置還包括有機玻璃板，所述有機玻璃板的一側覆蓋所述土樣的另一側，所述活塞與所述有機玻璃板的另一側接觸。

進一步的，所述活塞遠離土樣的一側表面中心具有突出元件。

進一步的，所述活塞的中心開有螺紋孔，所述突出元件與所述螺紋孔匹配，并固定在所述螺紋孔處。

本發明還提供了一種土體水平向滲透系數的測定方法，采用上述土體水平向滲透系數的測定裝置，該測定方法包括：將隔離板放入固結盒；切取土樣，并將所述土樣放入所述固結盒內，所述土樣的截面與所述固結盒的截面相同，所述土樣的中間填充吸水單元，所述吸水單元貫穿所述土樣，并處于飽和狀態，所述隔離板覆蓋所述土樣的一側；將活塞放入所述固結盒，所述活塞覆蓋并壓緊所述土樣的另一側以及吸水單元的另一側；將所述固結盒放置在加載系統下對土樣進行加載，記錄每一級荷載下的固結變形量和時間；根據固結變形量以及時間算出土體水平向滲透系數。

進一步地，使用土樣開孔器對土樣開圓孔，所述圓孔貫穿所述土樣，往所述圓孔內填充土工織物，所述土工織物通過浸水后達到飽和。

本發明提供的土體水平向滲透系數的測定裝置，分別通過隔離板以及活塞封閉土體的豎向排水路徑，以測定土體在水平排水情況下的固結變形，進而推算得到土樣的水平滲透系數。該測定裝置易于維護和安裝，有很強的實用性，可以利用常規室內固結儀完成水平滲透系數的測定，有效地利用現有資源。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的土體水平向滲透系數的測定裝置的剖面結構示意圖；