[發明專利]一種可模擬巖土體干濕循環作用的飽和滲透系數測試系統及方法

有效

• 申請號: 201811490939.5
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109470619B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 楊明輝;鄧波;付大喜;胡珍寶;王書葆;王文筱
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀;賈慶

1.一種可模擬巖土體干濕循環作用的飽和滲透系數測試系統，其特征在于，包括:柔性壁滲透儀，柔性壁滲透儀連通有干燥系統和壓力控制系統；壓力控制系統連通有無氣水制備系統；所述壓力控制系統包括空壓機(9)和與無氣水制備系統連通的第一連通管(30)，第一連通管(30)上安裝于第一控制閥(4)；第一連通管(30)分別連通第二管路(31)和第三管路(32)；所述空壓機(9)分別通過第一空氣調壓閥(10)和第一空氣調壓閥(10)連通第一氣/水壓轉換裝置(18-a)和第二氣/水壓轉換裝置(18-b)；第一氣/水壓轉換裝置(18-a)和第二氣/水壓轉換裝置(18-b)結構相同，均包括氣/水壓轉換裝置壓力室(18-1)，氣/水壓轉換裝置壓力室(18-1)內安裝有彈性囊(18-2)；彈性囊(18-2)與氣/水壓轉換裝置壓力室(18-1)之間為壓力腔(18-7)；壓力腔(18-7)與空壓機(9)連通；第二管路(31)上安裝有第二控制閥(12)和第三控制閥(13)；第三管路(32)上安裝有第四控制閥(14)和第五控制閥(15)；第二控制閥(12)和第三控制閥(13)之間的第二管路(31)連通第一氣/水壓轉換裝置(18-a)的彈性囊(18-2)；第四控制閥(14)和第五控制閥(15)之間的第三管路(32)連通第二氣/水壓轉換裝置(18-b)的彈性囊(18-2)；所述柔性壁滲透儀包括有剛性筒體，剛性筒體內安裝有彈性壓囊，剛性筒體與彈性壓囊之間形成置水腔(33)；第二管路(31)與置水腔(33)連通；第三管路(32)與彈性壓囊連通；第一連通管(30)上安裝有壓力表(16)；彈性壓囊內安裝有土壤水分傳感器(19-11)。

2.如權利要求1所述的可模擬巖土體干濕循環作用的飽和滲透系數測試系統，其特征在于，所述彈性壓囊為橡皮膜(19-8)，所述剛性筒體為有機玻璃筒體(19-6)；彈性壓囊還連通有孔隙水壓力計(19-18)。

3.如權利要求1所述的可模擬巖土體干濕循環作用的飽和滲透系數測試系統，其特征在于，所述干燥系統包括連通彈性壓囊構成循環回路的通風管(20)，通風管(20)內安裝有鼓風機(23)、溫控燈(24)和干燥劑(21)，干燥劑(21)放置在電子秤(22)上；通風管(20)上安裝有第六控制閥(25-1)和第七控制閥(27-2)。

4.如權利要求1所述的可模擬巖土體干濕循環作用的飽和滲透系數測試系統，其特征在于，所述彈性壓囊通過第八控制閥(25-2)連通有量管(26)。

5.如權利要求1所述的可模擬巖土體干濕循環作用的飽和滲透系數測試系統，其特征在于，所述彈性壓囊連通有第四管道(34)，第四管道(34)上安裝有第九控制閥(28)和流量計(29)；第四管道(34)通過第五管道(35)與第三管路(32)連通，第五管道(35)上安裝有第十控制閥(27-1)；配合第十控制閥(27-1)，第三管路(32)上安裝有第十一控制閥(27-3)。

6.如權利要求1所述的可模擬巖土體干濕循環作用的飽和滲透系數測試系統，其特征在于，所述無氣水制備系統包括儲水箱(1)，儲水箱(1)放置在磁力攪拌器(2)上；儲水箱(1)上部連通有進水控制閥(5)，儲水箱(1)通過第十二控制閥(6)連通有真空泵(3)，配合第十二控制閥(6)安裝有第十三控制閥(7)。

7.如權利要求1所述的可模擬巖土體干濕循環作用的飽和滲透系數測試系統，其特征在于，所述氣/水壓轉換裝置壓力室(18-1)包括底座(18-6)，底座(18-6)內成形有進水孔(18-3)和進氣孔(18-4)。

8.如權利要求1所述的可模擬巖土體干濕循環作用的飽和滲透系數測試系統，其特征在于，所述彈性壓囊上方安裝有試樣帽(19-10)，試樣帽(19-10)上方安裝有加壓氣缸(19-2)。

9.如權利要求1所述的可模擬巖土體干濕循環作用的飽和滲透系數測試系統，其特征在于，所述彈性壓囊頂部和下部均安裝有多孔板(19-9)；多孔板(19-9)中間形成空腔，空腔下方成形有若干通孔。

10.一種可模擬巖土體干濕循環作用的飽和滲透系數測試方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、通過無氣水制備系統制備無氣水，

供水源通過進水控制閥(5)接入系統，直至儲水箱(1)水位達到設定的高度，關閉進水控制閥(5)，打開第十二控制閥(6)，啟動真空泵(3)和磁力攪拌器(2)，直至排盡水體中的氣體，關閉第十二控制閥(6)，打開第十三控制閥(7)；

步驟二、釋放圍壓水和反壓水，

打開第一到第五控制閥，直至第一、二氣/水壓轉換裝置、滲透壓力室(19-4)水位已滿；

步驟三、設定圍壓和反壓飽和試樣，

關閉第二、三控制閥，調節第一空氣調壓閥(10)，直至壓力表(16)讀數到設定圍壓值；關閉第五控制閥(15)，打開第八、十控制閥，調節第二空氣調壓閥(17)，直至壓力表讀數到設定的反壓值；觀察氣泡從量管(26)的排出情況，直至不再有氣泡排出；重新調節第一空氣調壓閥(10)，增加圍壓值，直至孔隙水壓力計(19-18)讀數增量與圍壓增量的比值大于(0.98)，即可判斷試樣已經飽和；

步驟四、干燥試樣，

具體的，關閉八、十控制閥，打開第六、七控制閥，啟動鼓風機(23)和溫控燈(24)，直至干燥劑增重質量達到目標值；關閉六、七控制閥，直至土壤水分傳感器(19-11)讀數穩定；

5)重復步驟三和步驟四，可進行多次干濕循環，直至達到目標干濕循環次數后，即可進行滲透系數的測量：

打開第九、十一控制閥，通過調節空氣調壓閥(17)調節水頭壓力，水頭壓力值通過壓力表(16)讀出，直至流量計(29)氣泡的連續間隔時間讀數不變。