[發(fā)明專利]非飽和土瞬態(tài)導(dǎo)水系數(shù)測定儀器及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011628657.4
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112798490B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵龍?zhí)?/a>;溫天德;吳世雄;郭曉霞;金文成;吳銘明;張翻;叢禹
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州匯才土水工程科技有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N1/04
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

1.非飽和土瞬態(tài)導(dǎo)水系數(shù)測定儀器，包括壓力室（1）、通水通氣管路、蒸發(fā)補(bǔ)償裝置（3）、顯示屏（4）以及氣壓力傳感器（5），其特征在于：所述壓力室（1）由上端蓋和下端蓋組成，且上端蓋和下端蓋之間通過螺栓密封連接，所述壓力室（1）上端蓋內(nèi)腔頂部中間通過螺栓固定有上陶土板（11），所述壓力室（1）下端蓋的內(nèi)腔底部中間通過螺栓固定有下陶土板（12），所述上陶土板（11）與下陶土板（12）的兩端之間均豎向安裝有環(huán)刀（13），且兩組環(huán)刀（13）和下陶土板（12）以及上陶土板（11）之間組成土樣放置空間，所述土樣放置空間的內(nèi)腔安放有土樣（14），所述蒸發(fā)補(bǔ)償裝置（3）設(shè)置在壓力室（1）的一側(cè)，所述顯示屏（4）與壓力室（1）之間安裝有氣壓力傳感器（5），且氣壓力傳感器（5）遠(yuǎn)離蒸發(fā)補(bǔ)償裝置（3）的一端設(shè)置，所述顯示屏（4）上帶有USB接口；所述環(huán)刀（13）中間設(shè)計有帶有半透膜的小孔，所述上陶土板（11）和下陶土板（12）只過水不通氣；

所述的非飽和土瞬態(tài)導(dǎo)水系數(shù)測定儀器測量非飽和土瞬態(tài)導(dǎo)水系數(shù)的方法包括如下步驟：

A1：試驗準(zhǔn)備階段：先利用環(huán)刀（13）制備土樣（14），之后將土樣（14）和上陶土板（11）、下陶土板（12）抽真空飽和至少24小時；

A2：安裝設(shè)備：先將下陶土板（12）固定在壓力室（1）的下端蓋上，并加上密封圈，用準(zhǔn)備好的濕抹布保持其飽和度；

再將上陶土板（11）固定在壓力室（1）的上端蓋上，加上密封圈，同樣用準(zhǔn)備好的濕抹布保持其飽和度；

將步驟A1中準(zhǔn)備的土樣（14）放置在下陶土板（12）上，使其有密封圈的一側(cè)向上，加入密封圈后，把上陶土板（11）和壓力室（1）的上端蓋蓋緊，并擰緊螺栓，使整個壓力室（1）密閉；

A3：開始試驗：試驗開始前應(yīng)該將步驟A2中的通水通氣管路內(nèi)的氣體排出，在稱量排水天平（31）和蒸發(fā)補(bǔ)償天平（32）上放好收集排出孔隙水和用作蒸發(fā)對照的容器，將無氣水接入進(jìn)水管（23），將氣體試驗機(jī)的氣口與進(jìn)氣管（26）連接，打開進(jìn)水閥（21）和出水閥（22），通水通氣管路內(nèi)的氣體排出，直至不再有氣泡產(chǎn)生，閉合進(jìn)水閥（21）和出水閥（22），將U盤接入顯示屏（4）上的USB接口，接通電源并閉合氣體試驗機(jī)開關(guān)，設(shè)置氣壓目標(biāo)值和氣壓速率，點擊氣體試驗機(jī)上的“啟動”開關(guān)，并打開出水閥（22）；

A4：實驗記錄；針對A3步驟中的試驗過程，記錄通過顯示屏（4）的顯示數(shù)據(jù)記錄，排水量和蒸發(fā)量，計算凈排水量；當(dāng)連續(xù)兩次的凈排水量之差小于或等于0.001ml時，認(rèn)為在該級氣壓下土體不再排出孔隙水，土中孔隙水處于靜止平衡狀態(tài)，說明上一級施加的氣壓完全轉(zhuǎn)化成了土樣的基質(zhì)吸力，可以改變氣壓目標(biāo)值，進(jìn)行下一次級實驗；

將氣壓增量看作是用來克服滲透阻力和轉(zhuǎn)化為基質(zhì)吸力的的和，利用達(dá)西定律求解瞬態(tài)滲透系數(shù)：

式中，為凈排水量，為土樣高度，A是土樣截面面積，是試驗持續(xù)時間，為水的容重，的大小可以由瞬態(tài)含水量曲線（TWCC）和持水特性曲線（SWRC）間基質(zhì)吸力的差值得出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非飽和土瞬態(tài)導(dǎo)水系數(shù)測定儀器，其特征在于：所述通水通氣管路包括進(jìn)水管（23）、上排水管（24）、下排水管（25）以及進(jìn)氣管（26），所述進(jìn)水管（23）設(shè)置在壓力室（1）上端蓋的上方，且進(jìn)水管（23）的底端與上陶土板（11）的頂部連接，所述上排水管（24）和下排水管（25）上下對稱安裝在壓力室（1）的內(nèi)腔，且上排水管（24）的一端與上陶土板（11）的頂部連接，所述下排水管（25）的另一端與下陶土板（12）的底部連接，且上排水管（24）和下排水管（25）的另一端通過三通管接頭連接有L型排出管，所述進(jìn)氣管（26）設(shè)置在壓力室（1）的下方，且進(jìn)氣管（26）頂端與壓力室（1）的內(nèi)腔連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非飽和土瞬態(tài)導(dǎo)水系數(shù)測定儀器，其特征在于：所述進(jìn)水管（23）的外端安裝有進(jìn)水閥（21），所述L型排出管的外端安裝有出水閥（22），所述進(jìn)氣管（26）的外端安裝有進(jìn)氣閥（27）。