[發明專利]一種非飽和土土水特征曲線測量裝置

有效

• 申請號: 202010711240.8
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111650082B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 蘇棟;黃俊杰;陳銳;陳中奎
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;G01N13/00;G01N13/04
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 徐凱凱

本發明提供了一種非飽和土土水特征曲線測量裝置及測量方法，在恒溫恒濕環境下對土樣進行多面蒸發，使土樣水分蒸發均勻，并且保證土體內部基質吸力含水率和基質吸力均勻變化，使得非飽和土土水特征曲線準確，誤差小，操作步驟簡單，用于非飽和黏土和砂土在各向同性蒸發的條件下進行土?水特征曲線的測量，經濟實用，具有良好的推廣應用前景，在恒溫恒濕條件下進行試驗，試驗結果更準確、客觀。

技術領域

本發明涉及水土特征測量技術領域，特別涉及一種非飽和土土水特征曲線測量裝置。

背景技術

土-水特征曲線(soil-water characteristic curve，SWCC)是反映土的含水率與土體吸力關系的曲線,它能夠反映非飽和土的滲透性質和強度性質等。在地球表面廣泛分布的天然地表沉積土大多處于非飽和狀態，非飽和土的研究對于工程實際應用有著非常重要的作用。非飽和土中水的流動是個很緩慢的過程，要達到水氣的穩定狀態需要較長的時間，因此，SWCC的測定是個費時費力的過程。

目前測量非飽和土土水特征曲線測試方法有直接測試法和簡易蒸發法等，其測試方法僅容許土樣通過一個側面進行水分蒸發，導致土樣內部的含水量分布極為不均勻，基質吸力的分布也極為不均勻，因此，測量得到的含水率為平均含水率，而測量得到的基質吸力為傳感器位置的基質吸力，最終導致該方法的可靠度和準確性較低，由試驗得到的土水特征曲線誤差較大。

因此，現有技術還有待改進和提高。

發明內容

基于此，有必要針對現有技術中試樣水分蒸發不均勻導致土水特征曲線誤差大的技術問題，提供一種非飽和土土水特征曲線測量裝置。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

第一方面，本申請提供一種非飽和土土水特征曲線測量裝置，所述非飽和土土水特征曲線測量裝置包括一恒溫恒濕容器、一電子天平、一張力計、一多面體試樣筒、一套真空飽和系統和一電壓表；

所述電子天平設置在所述恒溫恒濕容器內，所述多面體試樣筒設置在所述電子天平上，所述多面體試樣筒包括筒體，所述筒體內設置有容納若干土壤樣品的第一空腔，所述筒體的底部設置有一開孔，所述張力計通過所述開孔插入至所述若干土壤樣品；所述張力計遠離所述開孔的底端外側設置有所述電壓表；

所述真空飽和系統包括依次連接的真空泵、無氣水制備裝置、飽和裝置以及壓力體積控制器，所述飽和裝置內設置有第二空腔，所述第二空腔內設置有一第一通水管，所述無氣水制備裝置通過所述第一通水管將無氣水充滿所述第二空腔；若干所述張力計安裝于所述第二空腔內，并與所述飽和裝置固定。

所述的非飽和土土水特征曲線測量裝置，其中，所述第一通水管的兩端分別設置有第一球閥和第二球閥，所述第一球閥和所述第二球閥設置于所述飽和裝置的外部，所述第一球閥通過連接所述無氣水制備裝置，所述第二球閥連接所述壓力體積控制器。

所述的非飽和土土水特征曲線測量裝置，其中，所述空腔內還設置有若干橡膠墊圈，所述橡膠墊圈位于所述張力計遠離所述飽和裝置上表面的底端，所述橡膠墊圈套設于所述張力計。

所述的非飽和土土水特征曲線測量裝置，其中，所述飽和裝置的上表面設置有若干固定板，每個固定板上設置有若干固定件，所述張力計遠離所述橡膠墊圈的一端安裝在所述固定板上，所述張力計通過所述固定件固定于所述固定板。

所述的非飽和土土水特征曲線測量裝置，其中，所述多面體試樣筒通過支撐桿設置在所述電子天平上，所述支撐桿內設置有一接口，所述張力計通過所述接口與所述電壓表電連接，所述支撐桿外設置有刻度。

所述的非飽和土土水特征曲線測量裝置，其中，所述筒體的每個面上均設置有均勻分布的多個蒸發微孔。

所述的非飽和土土水特征曲線測量裝置，其中，所述多面體試樣筒的筒體為正多面體筒體，所述筒體的每個面均為正多邊形面。