[發明專利]貫入式防污隔離墻墻體滲透系數原位測試裝置及方法

在審

• 申請號: 201810306701.6
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108360581A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 李育超;童星;文一多;柯瀚;黃根清
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02D31/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種貫入式防污隔離墻墻體滲透系數原位測試裝置，其特征在于：

主要包括貫入設備(16)和安裝在貫入設備(16)上的探桿(15)，探桿(15)下端設有孔隙水壓力探頭(14)；所述的孔隙水壓力探頭(14)主要包括錐尖(1)、過濾器(2)、轉換接頭(3)、感壓膜片(6)、振弦式傳感器(7)和外殼(8)，外殼(8)上端經O型密封圈(5)與上殼體連接，上殼體上端開口并安裝密封塞(11)，外殼(8)內固定安裝有振弦式傳感器(7)；錐尖(1)通過轉換接頭(3)連接安裝在外殼(8)的下端內，轉換接頭(3)上端經O型密封圈(5)與外殼(8)下端的內端面密封連接，O型密封圈(5)和外殼(8)下端的內端面之間設置有感壓膜片(6)，振弦式傳感器(7)下端觸感端連接到感壓膜片(6)；錐尖(1)上端和感壓膜片(6)之間形成空腔(4)，錐尖(1)靠近下端處外套裝過濾器(2)，錐尖(1)內部開有通道，通道將空腔(4)與過濾器(2)連通，過濾器(2)和空腔(4)內飽和填充有脫氣液體；孔隙水壓力探頭(14)外部孔隙水壓力經由過濾器(2)和錐尖(1)連通孔內的脫氣液體傳遞至感壓膜片(6)上，再由振弦式傳感器(7)檢測感壓膜片(6)振動將壓力轉化為自振頻率信號輸出。

2.根據權利要求1所述的一種貫入式防污隔離墻墻體滲透系數原位測試裝置，其特征在于：所述的過濾器(2)由燒結金屬制成的環狀部件，套在錐尖(1)靠近下端的外周壁外。

3.根據權利要求1所述的一種貫入式防污隔離墻墻體滲透系數原位測試裝置，其特征在于：所述的轉換接頭(3)兩端均設有螺紋，兩端的螺紋分別與錐尖(1)和外殼(8)螺紋連接。

4.根據權利要求1所述的一種貫入式防污隔離墻墻體滲透系數原位測試裝置，其特征在于：所述的探桿(15)插入到防污隔離墻(13)，貫入設備(16)豎直向下將探桿(15)貫入到防污隔離墻(13)內部使得孔隙水壓力探頭(14)低于地下水位線(18)，在孔隙水壓力探頭(14)周圍防污隔離墻墻體內產生超靜孔隙水壓力，通過孔隙水壓力探頭(14)測定超靜孔隙水壓力消散過程。

5.根據權利要求1所述的一種貫入式防污隔離墻墻體滲透系數原位測試裝置，其特征在于：所述的振弦式傳感器(7)經屏蔽電纜(12)與外部的數據采集系統(17)連接。

6.應用于權利要求1所裝置的一種貫入式防污隔離墻墻體滲透系數原位測試方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步：測試前準備

對過濾器(2)和空腔(4)進行飽和處理；

第二步：測試裝置貫入

利用貫入設備(16)和探桿(15)將孔隙水壓力探頭(14)連續貫入至所需深度；

第三步：孔隙水壓力消散過程測定

當孔隙水壓力探頭(14)達到所需深度后停止貫入，將探桿(15)固定，從振弦式傳感器(7)實時采集并記錄頻率信號，根據采集的頻率信號計算孔隙水壓力，再繪制孔隙水壓力隨時間的變化曲線；

第四步：測定結束及其條件

采用以下兩種方式的其中一種終止測定

在地下水位線(18)未知條件下，當實測孔隙水壓力趨于穩定(1小時內孔隙水壓力下降小于1kPa)后，終止測定；

在地下水位線(18)已知條件下，當超靜孔隙水壓力降低至孔隙水壓力探頭(14)剛達到所需深度開始測試時的超靜孔隙水壓力的50％后，終止測定；

第五步：測試數據分析

先根據孔隙水壓力隨時間的變化曲線，采用以下公式計算墻體材料的固結系數c_h：

其中，t₅₀為超靜孔隙水壓力降低至孔隙水壓力探頭(14)剛達到所需深度開始測試時的超靜孔隙水壓力的50％的時間，T^*為修正的時間因數，r為探頭外半徑；I_r為剛度指數；

然后，基于獲得的固結系數c_h，采用以下公式計算墻體材料的滲透系數k_h：

其中，E_s為由固結試驗獲得的墻體材料壓縮模量，γ_w為水的重度。