[發(fā)明專利]海綿城市設(shè)施滲透蓄水特性雙環(huán)同步滲透儀及檢測方法

有效

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• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112730189B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉明;曲詩章;黎莉;駱遠(yuǎn)洋;張超;黃靚
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 深圳市興科達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44260
• 代理人: 殷瑜

本發(fā)明公開了一種海綿城市設(shè)施滲透蓄水特性雙環(huán)同步滲透儀及檢測方法，包括雙環(huán)滲透儀；所述雙環(huán)滲透儀的外環(huán)體和內(nèi)環(huán)體之間鋪設(shè)有環(huán)形隔水薄膜；內(nèi)環(huán)體內(nèi)鋪設(shè)有圓形隔水薄膜；外環(huán)體和內(nèi)環(huán)體均由不銹鋼制成；環(huán)形隔水薄膜的外側(cè)邊被第一環(huán)形柔性磁鐵固定在外環(huán)體內(nèi)表面，環(huán)形隔水薄膜的內(nèi)側(cè)邊被第二環(huán)形柔性磁鐵固定在內(nèi)環(huán)體外表面。本發(fā)明通過隔水薄膜將雙環(huán)滲透儀底面密封，并且注水后將隔水薄膜同時提出，從而保證雙環(huán)滲透儀的外環(huán)體和內(nèi)環(huán)體內(nèi)的水幾乎同時與地面/地層接觸并且滲水，大大降低了內(nèi)、外環(huán)體內(nèi)水分橫向相互滲透對滲透性測試結(jié)果的影響，從而便于獲得地面/地層更準(zhǔn)確的垂直滲透率。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于海綿城市設(shè)施——透水路面結(jié)構(gòu)的滲透性、蓄水能力檢測領(lǐng)域，包括對透水鋪裝+滲透性較高砂層組合的地層，具體涉及一種海綿城市設(shè)施滲透蓄水特性雙環(huán)同步滲透儀及檢測方法。

背景技術(shù)：

在巖土滲透性測試領(lǐng)域，對于高滲透性土層，一般采用如圖1a所示單環(huán)滲透儀。對于低滲透性地層，則采用如圖1b所示的現(xiàn)有雙環(huán)滲透儀產(chǎn)品。

海綿城市設(shè)施——透水、蓄水鋪裝結(jié)構(gòu)在鋪設(shè)之初，屬于高滲透性材料，原則上可以使用單環(huán)滲透儀進(jìn)行測試。但是隨著海綿城市設(shè)施使用時間延長，一般在1年以后，透水鋪裝的上層逐漸被外界泥沙、灰塵堵塞，滲透系數(shù)顯著下降，這時候，仍使用單環(huán)滲透儀就不合適了，工程中普遍沒有注意到這個問題，導(dǎo)致測試效果較差。

雙環(huán)滲透儀雖然常用在低滲透性地層測試中，但是實(shí)際上也適用于高滲透性土層測試。因此對于海綿城市設(shè)施，應(yīng)采用雙環(huán)滲透儀更為合理。

發(fā)現(xiàn)單滲透儀不適用于適用一年以后的海綿城市設(shè)施——透水、蓄水鋪裝結(jié)構(gòu)測試，提出將雙環(huán)滲透儀用于海綿城市設(shè)施——透水、蓄水鋪裝結(jié)構(gòu)測試，是本發(fā)明的第一個創(chuàng)新。

本發(fā)明的第二個創(chuàng)新是，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有雙環(huán)滲透儀存在缺陷，并進(jìn)行了改進(jìn)。

雙環(huán)滲透儀具有雙環(huán)結(jié)構(gòu)，雙環(huán)上方分別各自對應(yīng)1個儲水瓶。測試的操作方法是，將雙環(huán)固定的測試對象的表面，在儲水瓶中裝入一定量的水。測試開始時候，同時打開兩個玻璃儲水瓶的開口，讓水分別貫入雙環(huán)所圍的空間，水分別從內(nèi)環(huán)和外環(huán)的地表滲入地層。

這個試驗(yàn)的基本原理，就是利用外環(huán)水下滲形成的滲透場限制內(nèi)環(huán)的水分向橫向滲透，確保內(nèi)環(huán)水只向下滲透，保證所測地面滲透系數(shù)為內(nèi)環(huán)下滲區(qū)的滲透系數(shù)，以此代表透水地層的滲透性。如果沒有外環(huán)，內(nèi)環(huán)水不僅沿豎向往下滲，而且還會橫向滲透，導(dǎo)致內(nèi)環(huán)下滲區(qū)的滲透系數(shù)測不準(zhǔn)，導(dǎo)致透水地層的滲透性測不準(zhǔn)。因此，在整個測試過程中，外環(huán)的作用很重要。

從上圖1b可見，現(xiàn)有雙環(huán)滲透儀，兩個儲水瓶的水下落，從一接觸地面就開始下滲了，因此在測試過程中很難保證內(nèi)外環(huán)水高度相同。雙環(huán)滲透儀如果不能保證測試過程中，內(nèi)外環(huán)水高度相同，測試結(jié)果將出現(xiàn)誤差，誤差的大小，隨測試對象的滲透性不同而不同，測試對象滲透性越高，測試誤差越大。當(dāng)?shù)乇淼臐B透系數(shù)較低時，水在內(nèi)外環(huán)均勻分布過程中下滲較少，其內(nèi)外環(huán)水高度不平衡尚可忽略，因此現(xiàn)有的雙環(huán)滲透儀可用來測試滲透系數(shù)不高的地面。但是對于透水路面、砂礫層表面等滲透性高的地面或地層，水在內(nèi)外環(huán)均勻分布過程中下滲很多，在極端的情況下，甚至在整個測試過程中，外環(huán)的水高度都無法保持同一高度，因此，現(xiàn)有雙環(huán)滲透儀不適合高滲透性地面/地層豎向滲透性的測試。改進(jìn)的重點(diǎn)在于，如何實(shí)現(xiàn)測試過程中，開始下滲的瞬間，內(nèi)外環(huán)的水柱在同一高度。

本發(fā)明的第三個創(chuàng)新是，通過測試內(nèi)環(huán)滲水量與時間的關(guān)系，可以判斷，海綿城市設(shè)施的蓄水能力。如圖1b所示，從內(nèi)環(huán)滲透一開始，就測試內(nèi)環(huán)水位下降量與時間的關(guān)系，當(dāng)水位下降突然變慢時，說明內(nèi)環(huán)滲水已經(jīng)達(dá)到海綿城市設(shè)施的底部。這時，內(nèi)環(huán)滲出的總水量就是海綿城市設(shè)施在內(nèi)環(huán)測試面積范圍內(nèi)的蓄水能力。

發(fā)明內(nèi)容：