[發明專利]軸/徑向變形可測的非飽和水力特性測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201710153625.5
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN107014975B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 陳銳;黃俊文;劉堅;許穎;梅振;李愛國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N5/04
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 孫偉

1.一種軸/徑向變形可測的非飽和水力特性測量裝置，其特征在于：其包括水力特性測量系統和體變測量系統，所述水力特性測量系統包括計重裝置和水勢測量儀，所述體變測量系統包括恒水頭提供裝置、外部容器、試樣容器、柔性壁、硬質薄壁套環、位移傳感器和體積測量裝置；所述恒水頭提供裝置與所述外部容器連通，所述體積測量裝置與所述恒水頭提供裝置相連，所述外部容器內設有固體顆粒和體積測量液體，所述試樣容器設在所述外部容器中，待測土體試樣設在所述試樣容器內，所述柔性壁包裹在所述待測土體試樣的側壁外；所述待測土體試樣的上部、下部分別埋設所述水勢測量儀，所述位移傳感器設在所述待測土體試樣的上方，所述硬質薄壁套環設在所述待測土體試樣的頂部表面上；所述外部容器及恒水頭提供裝置均位于所述計重裝置上；所述恒水頭提供裝置提供的水頭與所述待測土體試樣的頂面高度相同；所述固體顆粒的等效直徑介于0.075mm與50mm之間，所述固體顆粒的密度大于所述體積測量液體的密度。

2.根據權利要求1所述的軸/徑向變形可測的非飽和水力特性測量裝置，其特征在于：所述水勢測量儀之間的距離為20mm~1000mm。

3.根據權利要求1所述的軸/徑向變形可測的非飽和水力特性測量裝置，其特征在于：所述體積測量液體在40℃時的運動粘度值不大于26 mm²/s，在20℃時的對應蒸汽壓值不大于2.3 kPa。

4.根據權利要求1所述的軸/徑向變形可測的非飽和水力特性測量裝置，其特征在于：所述試樣容器的側壁為多孔材質，所述試樣容器的側壁的極限抗拉強度不小于16 MPa，變形模量不小于0.1 GPa，允許液體滲透。

5.根據權利要求1所述的軸/徑向變形可測的非飽和水力特性測量裝置，其特征在于：所述硬質薄壁套環的外徑為50mm~100mm，所述硬質薄壁套環的壁厚為0.01mm~30mm，所述硬質薄壁套環的抗壓強度大于1 kPa，變形模量大于0.1 GPa。

6.根據權利要求1~5任意一項所述的軸/徑向變形可測的非飽和水力特性測量裝置，其特征在于：所述硬質薄壁套環由所述柔性壁包裹。

7.一種軸/徑向變形可測的非飽和水力特性的測量方法，其特征在于：其采用如權利要求1~6任意一項所述的軸/徑向變形可測的非飽和水力特性測量裝置進行測量。

8.根據權利要求7所述的軸/徑向變形可測的非飽和水力特性的測量方法，其特征在于：其包括以下步驟：

步驟S1：將待測土體試樣用所述柔性壁包裹，放置于所述試樣容器內；

步驟S2：對所述待測土體試樣進行抽真空飽和；

步驟S3：所述待測土體試樣飽和后，將所述水勢測量儀安裝進所述待測土體試樣內；

步驟S4：將安裝有所述水勢測量儀的所述待測土體試樣放置于所述外部容器，在周圍倒入所述固體顆粒；

步驟S5：倒入所述體積測量液體填充，使所述外部容器內的液面高度與所述待測土體試樣頂面高度相同；

步驟S6：將所述外部容器放置在所述計重裝置上，連接所述外部容器和恒水頭提供裝置，保持所述外部容器內液面高度與所述待測土體試樣頂面高度相同；

步驟S7：在所述待測土體試樣的上部安裝所述位移傳感器；

步驟S8：記錄所述的體積測量裝置的讀數，計算所述待測土體試樣的側向變形；記錄位移傳感器的讀數，計算所述待測土體試樣的軸向變形；再結合所述土體水勢測量儀和所述計重裝置的讀數，獲取所述待測土體試樣的體積變化修正后的土水特征曲線和非飽和滲透系數。