[發明專利]一種多態土石混合體水力參數、流動電位測試裝置及方法

有效

• 申請號: 202010637028.1
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111896445B
• 公開（公告）日: 2023-05-19
• 發明（設計）人: 張欣;趙明階;汪魁;劉潘;聶智超;袁俊平;王秋其
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N27/00
• 代理公司: 深圳紫晴專利代理事務所(普通合伙) 44646
• 代理人: 雒盛林

1.一種基于多態土石混合體水力參數、流動電位測試裝置的測試方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、將土石混合體鋪設于兩透水石中間，插入銀-氯化銀非極化電極，并布置壓力計和含水率測試儀；

S2、測量進水前土石混合體的背景電位、壓力和含水率；

S3、控制進水閥按一定速度向水槽中注入水，同時開始測量土石混合體飽和過程中電位、壓力和含水率；

S4、土石混合體飽和后，測量水流靜止時的電位、壓力和含水率；

S5、打開排水閥和進水閥，按需要從相應高度的水位進水，測量飽和流動過程中的電位、壓力和出水流量，并記錄排水時間；

S6、打開排水閥和排氣孔，關閉進水閥，測量排水蒸發過程中的電位、壓力和含水率；

步驟S1包括：1)將土石混體分層鋪設在兩透水石之間，用擊實儀對其擊實，每層擊實完成后用環刀取樣，計算壓實度，壓實質量合格后，對其表面進行剖毛，再接著填料擊實；2)試驗前先對所有傳感器進行標定，在設定的高度布置銀-氯化銀非極化電極、壓力計和含水率測試儀，布置時應注意保證傳感器和土石混合體充分接觸，避免接觸不良影響數據質量；3)蓋上上部有機玻璃板，在接觸處打上玻璃膠，靜置24小時后，方可進行試驗；

步驟S2包括：1)關閉進水閥和出水閥，打開排氣孔，分別測量土石混合體中背景電位、壓力和含水率；2)觀察測量數據是否穩定，穩定情況下可進行后續試驗，否則繼續測量待數據穩定后進行后續試驗；

步驟S3包括：1)向上游水位可調式水箱注水，到達需要水位高度后，關閉出水閥，打開進水閥和排氣孔，控制進水閥打開程度，水流按一定速率緩慢滲透進土石混合體，水流滲透速度可從水槽旁用目視法估計，為保證飽和效果，水流速率不宜過快；2)在水流進入水槽時，開始測量電位、壓力和含水率，直至數據不在變化，表明土石混合體已完全飽和；3)由含水率和壓力關系，可以得到非飽和土的土水特征曲線；

步驟S4包括：1)關閉進水閥和出水閥，打開排氣孔，分別測量土石混合體飽和靜止中電位、壓力和含水率；2)觀察測量數據是否穩定，穩定情況下可進行后續試驗，否則繼續測量待數據穩定后進行后續試驗；

步驟S5包括：1)打開進水閥和排水閥，關閉排氣孔，利用上游水位可調式水箱按一定壓力注入水流；2)測量土石混合體飽和流動過程電位、壓力；3)利用下游容積可讀式水箱測量一定時間內的流量，根據達西定律可計算土石混合體滲透系數；

步驟S6包括：1)打開排水閥和排氣孔，關閉進水閥，控制排水閥開關程度，使水流緩慢排出；2)在排水開始時，測量電位、壓力和含水率，直至水流排完，測量完畢；

所述多態土石混合體水力參數、流動電位測試裝置包括依次連通的上游水位可調式水箱、測試水槽和下游容積可讀式水箱，所述測試水槽內腔沿水流方向依次被分為第一透水石區、土石混合體區和第二透水石區，還包括用于分別檢測土石混合體區內部電位差、壓力和含水率的非極化電極、壓力計以及含水率測試儀，所述下游容積可讀式水箱的出水口、測試水槽的進出口均設置有水閥。

2.根據權利要求1所述的一種基于多態土石混合體水力參數、流動電位測試裝置的測試方法，其特征在于：所述測試水槽由有機玻璃板構成，測試水槽頂部密封設置有可拆卸的有機玻璃蓋板。

3.根據權利要求2所述的一種基于多態土石混合體水力參數、流動電位測試裝置的測試方法，其特征在于：所述非極化電極采用銀-氯化銀非極化電極。