[發(fā)明專利]裝配式現(xiàn)場雙環(huán)滲透試驗裝置及其方法

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• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN106769794A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 胡明鑒;蔣航海;朱長歧;阮洋;翁貽令;劉海峰;何坤鵬;周李杰;陳擁軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 黃瑞棠

技術領域

本發(fā)明涉及現(xiàn)場測量土層滲透系數(shù)技術領域，尤其涉及一種裝配式現(xiàn)場雙環(huán)滲透試驗裝置及其方法。

背景技術

土滲透性是表征水在土孔隙中滲流流動的性能。表征土滲透性指標為滲透系數(shù)。土中的水受水位差和應力的影響而流動，砂土滲流基本服從達西定律。但對于黏性土來說，因為結合水的黏滯阻力，只有水力梯度增大到起始水力梯度，克服了結合水黏滯阻力后，水才能在土中滲透流動，所以黏性土滲流不符合達西定律。土的滲透性涉及很多領域，如土木工程、水文地質、農(nóng)業(yè)、水利和環(huán)境保護等；其土的強度、變形和滲透性都與其息息相關；同時，土的滲透破壞影響到工程上諸多問題，如管涌、流土、沖刷和侵蝕等；所以測定土層滲透系數(shù)有很重要的指導意義。由于室內測定滲透系數(shù)擾動原狀土樣，測量結果誤差較大，故一種現(xiàn)場做雙環(huán)滲透試驗裝配式裝置被提了出來，通過此裝置，可較為精準地現(xiàn)場測量土體滲透系數(shù)。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就在于提供一種裝配式現(xiàn)場雙環(huán)滲透試驗裝置及其方法，揭示土滲透性的情況，對工程實踐給予指導。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一、裝配式現(xiàn)場雙環(huán)滲透試驗裝置（簡稱裝置）

本裝置包括試驗對象——砂土；

設置有支撐模塊、蓄水模塊、流量監(jiān)測模塊和雙環(huán)模塊；

所述的支撐模塊包括豎直支桿、水平面、平板車和小輪，在水平面的4角分別連接有4根豎直支桿組成一支架，在支架一邊的2根豎直支桿的底部連接有平板車，在支架另一邊的2根豎直支桿的底部和平板車底部的4角分別連接有小輪；

所述的蓄水模塊包括依次連接的蓄水桶、導水管和吸氣筒；

所述的流量監(jiān)測模塊包括外環(huán)流量桶、內環(huán)流量桶、第1彎折水管、直水管、第2彎折水管、外環(huán)水流開關、內環(huán)水流開關和流量計；

所述的雙環(huán)模塊包括雙環(huán)、十字鐵片、旋桿和帶螺紋孔塊；

其位置和連接關系是：

支撐模塊平放在砂土上；

蓄水模塊的蓄水桶置于支撐模塊的平板車上；

雙環(huán)模塊的雙環(huán)置于砂土上，帶螺紋孔塊設置在支撐模塊的水平面上，旋桿穿過帶螺紋孔塊且底端、十字鐵片和雙環(huán)依次連接；

流量監(jiān)測模塊的外環(huán)流量桶和內環(huán)流量桶均置于水平面上；

內環(huán)流量桶、直水管、流量計、第2彎折水管、內環(huán)水流開關和雙環(huán)的內環(huán)依次連通；

外環(huán)流量桶、第1彎折水管、外環(huán)水流開關和雙環(huán)的外環(huán)依次連通。

本裝置的工作原理：

本裝置在實驗前將雙環(huán)嵌入土層一定的深度，防止內外環(huán)相通，由于內環(huán)內水只產(chǎn)生垂向滲入，排除了側向滲流帶來的誤差。在實驗過程中，通過流量計記錄得出單位時間內的流量Q，計算內環(huán)的面積A，兩者之比再與水力坡度的比值即可得出滲透系數(shù)，當滲流時間比較長時，滲流路徑較長，此時可認為水力坡度約等于1；故只需通過流量計記錄得出單位時間內的流量Q和內環(huán)的面積A，即可算出土體的滲透系數(shù)。

二、裝配式現(xiàn)場雙環(huán)滲透試驗方法（簡稱方法）

本方法包括下列步驟：

①依次按照各個構件的位置安裝構件；

②往蓄水桶注入滲流液體（清水等），并測量溫度；

③關閉外環(huán)水流開關、內環(huán)水流開關，再通過導水管和吸氣筒向外環(huán)流量桶、內環(huán)流量桶注入水量；

④旋桿穿過帶螺紋口塊，并與雙環(huán)連接，然后雙環(huán)旋入土體的一定深度中；

⑤同時開啟外環(huán)水流開關和內環(huán)水流開關，使雙環(huán)的內外環(huán)的水平保持在同一高度，然后在整個試驗過程中保持水位不變，通過流量計記錄在一定時間內的水流量。

本發(fā)明具有下列的優(yōu)點和積極效果：

①該裝置底部均有車輪，裝水后方便省力運移；

②該裝置易于組裝，也易于拆分，便于存放；

③通過旋桿將雙環(huán)旋入土體，使雙環(huán)高度達到一致更加準確，且內外環(huán)有刻度，這樣在實驗時更能精準地保證內外環(huán)水位保持一致；

④通過流量計來記錄單位時間內的流量，排除了人為記錄帶來的誤差，使實驗結果更加準確。

⑤本裝置大大減少了人力，按規(guī)范《巖土工程試驗監(jiān)測手冊》里的試驗裝置，至少需要四人以上，本裝置只需兩個人就能完成試驗。

附圖說明

圖1是本裝置的立體圖（之一）；

圖2是本裝置的立體圖（之二）；

圖3是本裝置的主視圖；

圖4是本裝置的左視圖；

圖5是支撐模塊的立體圖；

圖6是蓄水模塊的立體圖；

圖7是雙環(huán)模塊的立體圖；

圖中：

10—支撐模塊，