[發(fā)明專利]一種常水頭土壤滲透系數(shù)測定裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910145637.2
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109752305B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任興偉;陳軒翌;王文正;周雅婷;韓嘯;邸同宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N1/08;G01N1/28
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

本發(fā)明提供一種常水頭土壤滲透系數(shù)測定裝置，包括試驗(yàn)支架、水箱、試驗(yàn)筒、孔網(wǎng)、水槽和盛水裝置，水箱內(nèi)儲存水，試驗(yàn)筒內(nèi)放置待測土體，水箱位于試驗(yàn)筒的上方，試驗(yàn)筒放置在試驗(yàn)支架上，試驗(yàn)筒、孔網(wǎng)和水槽自上而下依次連接，盛水裝置位于水槽的下方，試驗(yàn)筒包括試驗(yàn)筒上部和試驗(yàn)筒下部，試驗(yàn)筒上部和試驗(yàn)筒下部的上下端均敞口，試驗(yàn)筒上部的筒壁上開設(shè)若干溢水孔，孔網(wǎng)的上端敞口，孔網(wǎng)的下端封閉且開設(shè)有若干小孔，孔網(wǎng)內(nèi)放置透水石，水槽的上端敞口，水槽的下端封閉，水箱內(nèi)的水流入試驗(yàn)筒后，一部分水通過溢水孔流出，一部分水流過待測土體產(chǎn)生滲透，然后流入水槽內(nèi)，再流入盛水裝置內(nèi)，根據(jù)盛水裝置內(nèi)的水量計(jì)算待測土體的滲透系數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土工試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種常水頭土壤滲透系數(shù)測定裝置。

背景技術(shù)

滲透系數(shù)是表征土滲透性強(qiáng)弱的定量指標(biāo)，也是進(jìn)行滲流計(jì)算時(shí)必須用到的一個(gè)基本參數(shù)，在土壤改良處理、各類地下工程施工等方面有重要作用。目前土壤滲透儀分為常水頭和變水頭兩種，常水頭試驗(yàn)適用于測定透水性較大的砂性土的滲透系數(shù)，變水頭試驗(yàn)適用于測定透水性較小的粘性土的滲透系數(shù)。無論是常水頭法還是變水頭法都是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測定的，在用環(huán)刀筒樣運(yùn)輸過程中，會對土的含水量、質(zhì)量和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響，從而導(dǎo)致較大的誤差。傳統(tǒng)的現(xiàn)場井孔抽水或孔井注水的試驗(yàn)方法雖然測出的滲透系數(shù)數(shù)值本身較為可靠，但是卻對表層土體產(chǎn)生了破壞，無法準(zhǔn)確測量含有表層土的土壤滲透系數(shù)，而且成本較高、時(shí)間較長。因而，如果有能夠在減小土體擾動的條件下，在原位點(diǎn)處用滲透筒體測量出土體滲透系數(shù)的試驗(yàn)裝置，將在增大土體滲透系數(shù)的準(zhǔn)確率的同時(shí)減少運(yùn)輸成本和擾動誤差。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠有效減小擾動誤差的常水頭土壤滲透系數(shù)測定裝置。

本發(fā)明提供一種常水頭土壤滲透系數(shù)測定裝置，包括試驗(yàn)支架、水箱、試驗(yàn)筒、孔網(wǎng)、水槽和盛水裝置，所述水箱內(nèi)儲存水，所述試驗(yàn)筒內(nèi)放置待測土體，所述水箱位于試驗(yàn)筒的上方，所述試驗(yàn)筒放置在試驗(yàn)支架上，所述試驗(yàn)筒、孔網(wǎng)和水槽自上而下依次連接，所述盛水裝置位于水槽的下方，所述試驗(yàn)筒包括螺紋連接的試驗(yàn)筒上部和試驗(yàn)筒下部，所述試驗(yàn)筒上部和試驗(yàn)筒下部的上下端均敞口，所述試驗(yàn)筒上部的筒壁上開設(shè)若干等間距排列的溢水孔，所述孔網(wǎng)的上端敞口，所述孔網(wǎng)的下端封閉且開設(shè)有若干小孔，所述孔網(wǎng)內(nèi)放置透水石，所述水槽的上端敞口，所述水槽的下端封閉，所述水箱內(nèi)的水流入試驗(yàn)筒后，一部分水通過溢水孔流出，一部分水流過待測土體產(chǎn)生滲透，然后流入水槽內(nèi)，再流入盛水裝置內(nèi)，根據(jù)盛水裝置內(nèi)的水量計(jì)算待測土體的滲透系數(shù)。

進(jìn)一步地，所述常水頭土壤滲透系數(shù)測定裝置還包括旋擰桿蓋，所述旋擰桿蓋包括蓋體和旋擰桿，所述蓋體的下端與試驗(yàn)筒上部的上端螺紋配合，所述蓋體上設(shè)有十字形孔柱，所述十字形孔柱上設(shè)有豎直孔，所述旋擰桿包括旋擰桿直桿和旋擰桿底盤，所述旋擰桿直桿穿過豎直孔且與豎直孔螺紋配合，所述旋擰桿直桿的底端為球狀曲面，靠近旋擰桿直桿的底端處設(shè)有與旋擰桿直桿固定連接的第一圓環(huán)，所述旋擰桿底盤的上方連接第二圓環(huán)，所述旋擰桿直桿的底端穿過第二圓環(huán)，所述第二圓環(huán)的內(nèi)徑大于旋擰桿直桿的直徑且小于第一圓環(huán)的外徑。

進(jìn)一步地，所述待測土體的滲透系數(shù)的計(jì)算公式為：

k_T＝Q(L₂-L₁)/(AHt)

式中，k_T為待測土體的滲透系數(shù)；Q為盛水裝置內(nèi)的水量；A為試驗(yàn)筒的內(nèi)斷面積；H為溢水孔距離土樣底部的高度；t為時(shí)間；L₁為旋擰桿底盤與試驗(yàn)筒下部的下端口平齊時(shí)，旋擰桿直桿位于試驗(yàn)筒外的長度；L₂為旋擰桿底盤與土體上部正好接觸時(shí)，旋擰桿直桿在試驗(yàn)筒外的長度。

進(jìn)一步地，所述常水頭土壤滲透系數(shù)測定裝置還包括輔助取土筒，所述輔助取土筒的上下端敞口，所述輔助取土筒的內(nèi)徑與試驗(yàn)筒上部的內(nèi)徑一致，所述輔助取土筒的下端與試驗(yàn)筒上部的上端螺紋配合。