[發明專利]一種聯合測定土水特征與滲透性曲線的試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201710155057.2
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106896047B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 張亞國;李華;李同錄;李萍;翟張輝
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種聯合測定土水特征與滲透性曲線的試驗方法，其特征在于，包括下列步驟：

步驟1，取環刀樣：用若干大小相同的環刀(10)在同一取樣點取同一深度的原狀土樣形成含土樣環刀(5)，然后在每個含土樣環刀(5)的上、下兩個面分別覆蓋一片與環刀(10)底面大小相同的普通濾紙(12)；

步驟2，烘干及稱量：將所有帶普通濾紙(12)的含土樣環刀(5)及已知標定曲線的測量基質吸力濾紙(13)在105℃～110℃的烘箱中烘干，烘干時間針對不同類別的土有所不同，細粒土烘干時間為8h～10h，對砂類土烘干時間為6h～8h，將烘干后的含土樣環刀(5)及測量基質吸力濾紙(13)放入干燥器內冷卻0.5h～1h，然后稱量冷卻后的含土樣環刀(5)及測量基質吸力濾紙(13)的質量，每個含土樣環刀(5)或測量基質吸力濾紙(13)的稱重時間控制在5s之內；

步驟3，放置環刀及濾紙：將含土樣環刀(5)逐層緊貼第一環刀架(81)內壁疊置，每兩個帶普通濾紙(12)的含土樣環刀(5)之間放置一片已知標定曲線的測量基質吸力濾紙(13)，所有帶普通濾紙(12)的含土樣環刀(5)及測量基質吸力濾紙(13)疊置形成土柱，最上面一層含土樣環刀(5)上方放置同樣大小且內嵌透水石環刀(4)，所述透水石提前飽和，然后用橡皮筋固定土柱；

步驟4，向土柱滲水：土柱固定好后，放置供水系統(Ⅰ)，所述供水系統(Ⅰ)由標有刻度的mariotte瓶(1)與供水量筒(2)組成，mariotte瓶(1)提供穩定水頭，供水量筒(2)底部為已知滲透率的陶土板(3)，試驗時，首先將供水量筒(2)置于內嵌透水石環刀(4)上，再將mariotte瓶(1)加定量的水，懸于供水量筒(2)上方，調節mariotte瓶(1)的高度，水頭穩定后，開始向土柱供水；

步驟5，稱量：開始供水后，觀察mariotte瓶(1)的水位變化，每入滲50ml時，mariotte瓶(1)水位下降一定高度，此時暫停供水，將帶普通濾紙(12)的含土樣環刀(5)與測定基質吸力濾紙(13)從上至下快速取下并稱量質量，每個帶普通濾紙(12)的含土樣環刀(5)或測定基質吸力濾紙(13)的稱量時間控制在5s以內，稱量完畢后快速放回原位，繼續供水，直至濕潤峰到達土柱底部時，試驗停止；

步驟6，數據處理：由于每個環刀(10)的質量已知，根據所測得的帶普通濾紙(12)的含土樣環刀(5)或測定基質吸力濾紙(13)的質量算出土樣含水率與濾紙(13)含水率，根據土樣含水率繪出土柱在不同時刻的含水率分布曲線，根據濾紙(13)含水率查得對應的基質吸力，繪出土柱在不同時刻的基質吸力分布曲線，根據這兩個曲線得到土柱不同位置不同時刻的含水率及對應的基質吸力，從而繪出土水特征曲線；

通過瞬態剖面法確定土樣滲透性曲線，根據土樣的含水率及基質吸力得到不同時刻的含水率剖面與水頭剖面，根據含水率剖面可以算出一定時間間隔的流量，從而得出某一時刻的流速，根據水頭剖面可以得到水力梯度，再根據達西定律，流速與水力梯度之比即為滲透系數，繪出不同時刻的基質吸力與滲透系數關系曲線或含水率與滲透系數關系曲線，即土樣的滲透性曲線。

2.根據權利要求1所述的一種聯合測定土水特征與滲透性曲線的試驗方法，其特征在于，步驟2中，用電子天平稱取每個帶普通濾紙(12)的含土樣環刀(5)質量，精確至0.01g，用分析天平稱量每片測量基質吸力濾紙(13)的質量，精確至0.0001g。

3.根據權利要求1所述的一種聯合測定土水特征與滲透性曲線的試驗方法，其特征在于，整個試驗過程在恒溫條件下進行，室內溫度變化不超過2℃，試驗裝置置于恒溫箱內進行操作，恒溫箱內溫度變化不超過0.2℃。