[發明專利]一種測量飽和土體滲流速率的裝置和模型選定方法

在審

• 申請號: 202011156799.5
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112432885A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 任杰;王帆;王大博;馬辰;李柯
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 涂秀清

1.一種測量飽和土體滲流速率的裝置，其特征在于，包括可拆卸固定連接的上中下三段沙柱管(6)，上段所述沙柱管(6)上設置有入水口(8)和出水口(7)，還包括溫控水箱(1)，所述溫控水箱(1)內設置有水泵(2)，所述水泵(2)通過管道和入水口(8)連接，所述出水口(7)通過管道和溫控水箱(1)接通，中段所述沙柱管(6)內放置有土壤，中段所述沙柱管(6)的下端或者下段所述沙柱管(6)的上端設置有過濾紗網(12)，下段所述沙柱管(6)上設置有出水口a(7-1)，所述出水口a(7-1)下方設置有電子秤(10)，所述電子秤(10)上放置有量杯(5)。

2.根據權利要求1所述的一種測量飽和土體滲流速率的裝置，其特征在于，所述上段所述沙柱管(6)上設置標尺貼紙(9)。

3.根據權利要求1所述的一種測量飽和土體滲流速率的裝置，其特征在于，所述出水口(7)設置有三個，三個所述出水口(7)的高度不同。

4.根據權利要求1所述的一種測量飽和土體滲流速率的裝置，其特征在于，所述入水口(8)和出水口(7)處設置有水閥(4)。

5.根據權利要求4所述的一種測量飽和土體滲流速率的裝置，其特征在于，所述上段所述沙柱管(6)內、中段所述沙柱管(6)內的上下兩端以及溫控水箱(1)內均設置有一個溫度記錄儀(3)，所述溫度記錄儀(3)通過無線信號連接用戶終端。

6.根據權利要求1所述的一種測量飽和土體滲流速率的裝置，其特征在于，所述上中下三段沙柱管(6)由沙柱管銜接件(11)和螺紋固定連接。

7.一種選定監測飽和土體滲流速率模型的方法，其特征在，采用如權利要求5所述的一種測量飽和土體滲流速率的裝置，具體按照如下步驟實施：

步驟1，將上中下三段沙柱管(6)通過沙柱管連接件(11)通過螺紋固定連接，然后將飽和土體取樣放置到中段所述沙柱管(6)中，并將四個所述溫度記錄儀(3)設置在對應的位置處；

步驟2，將沙柱管(6)上的出水口(7)與入水口(8)通過水管與溫控水箱(1)連接，開啟水泵(2)由溫控水箱(1)通過入水口(8)給上段沙柱管(6)供水，并將上段沙柱管(6)高于預設水頭的水流導回水箱中，使得上段沙柱管(6)的水位恒定且水流循環利用；

步驟3，待上段沙柱管(6)水頭穩定且出水口a(7-1)開始向量杯(5)中滲水時，開始記錄溫度數據；

步驟4，溫度記錄儀(3)將溫度數據傳遞給用戶終端，然后對溫度數據進行歸一化處理，用戶終端搭載VFLUX程序，將溫度數據導入到VFLUX程序當中，運行VFLUX format，以創建格式化的數據結構，運行VFLUX程序，即可求解出多種解析模型下的飽和土體滲流速率，并分別將其繪制成以時間為橫坐標的二維坐標系圖，與實測滲流速率作對比選擇相對準確的模型作為監測飽和土體滲流速率的模型。

8.根據權利要求7所述的一種選定監測飽和土體滲流速率模型的方法，其特征在，所述步驟2中開啟水泵(2)之前，先調節溫控水箱(1)中的水溫使得與溫度記錄儀(3)預設溫度相同。

9.根據權利要求8所述的一種選定監測飽和土體滲流速率模型的方法，其特征在，所述步驟3中將上段沙柱管(6)高于預設水頭的水流導回水箱中，使得上段沙柱管(6)的水位恒定且水流循環利用，具體為：測量前，設定每一階段的不同額定水位，根據沙柱管(6)上的標尺貼紙(9)讀數，通過調節三個出水口(7)和一個入水口(8)處的閥門(4)，使水位達到預設值。

10.根據權利要求7所述的一種選定監測飽和土體滲流速率模型的方法，其特征在，實測滲流速率v具體按照如下方式計算：

∫_Av＝Q (1)

m＝ρV (3)

其中：A為沙柱管截面圓的面積m²；v為滲流速率m/s；V為滲流水體體積m³；t為測量時間s；m為滲流水體質量g；ρ為水的密度g/cm³。