快速測定粗粒土滲透系數(shù)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種測定粗粒土滲透系數(shù)的裝置，屬于土工試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 土中孔隙相互連通時(shí)可形成透水通道，雖然這些通道很不規(guī)則，且往往很狹窄，但 水可以靠重力沿著這些通道在土中流動(dòng)。水在土孔隙通道中流動(dòng)的現(xiàn)象，叫做水的滲流；土 可以被水透過的性質(zhì)，稱為土的滲透性或透水性，它是土的力學(xué)性質(zhì)之一。土的滲透系數(shù)是 評定土滲透性大小的參數(shù)，土的滲透系數(shù)越大，則透水性越強(qiáng)；反之，則越弱。
[0003] 粗粒土的滲透系數(shù)約為HT2?l(T4cm/s，是一種透水性較好的材料，可以通過滲透 儀滲水的方式直接測定其滲透系數(shù)，即常水頭滲透測試試驗(yàn)：粗粒土在圓柱形的滲透儀內(nèi) 分層制樣飽和后，水由上部注入滲透儀，調(diào)整滲透儀下部出水口高度以施加常水頭（常水 壓），讀取滲透儀側(cè)壁上的兩個(gè)測壓管的水位差（水壓差）Ah，將該水位差A(yù)h除以兩個(gè)測 壓管在滲透儀側(cè)壁上的垂直間距L得到單位流程的水頭損失即水力梯度i ;同時(shí)用量筒接 取、測量出滲透儀下部出水口單位時(shí)間流出的滲透水量q，由達(dá)西定律q = k · i · A算出其 滲透系數(shù)k。（式中A為滲透儀內(nèi)腔的橫截面面積）。這種方法測試結(jié)果精確，在室內(nèi)的實(shí) 驗(yàn)室測試中使用廣泛。但其存在以下問題：需要專門的滲透儀，測試不方便。由于側(cè)壁上的 兩個(gè)測壓管孔徑小，滲透水滲入測壓管緩慢、兩個(gè)測壓管的的水位上升至達(dá)到平衡的穩(wěn)定 水位點(diǎn)的時(shí)間長，導(dǎo)致測試時(shí)間長。無法滿足野外工程現(xiàn)場，簡單、快速測定粗粒土的滲透 系數(shù)的要求。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的是提供一種快速測定粗粒土滲透系數(shù)的裝置，該裝置易于構(gòu) 造，可快速、方便的測定粗粒土的滲透系數(shù)，尤其適合施工現(xiàn)場使用。
[0005] 本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采取的技術(shù)方案是：一種快速測定粗粒土滲透系數(shù) 的裝置，其組成是：圓柱形的且無底無蓋的土樣筒，土樣筒置于圓形透水板上，圓形透水板 通過支撐架置于集水容器內(nèi)。
[0006] 用本實(shí)用新型測定粗粒土滲透系數(shù)的操作步驟是：
[0007] a、試驗(yàn)準(zhǔn)備
[0008] 將粗粒土在土樣筒內(nèi)分層制樣、飽和，在土樣筒內(nèi)得到飽和的待測的粗粒土樣；隨 即將土樣筒置于圓形透水板上，同時(shí)，圓形透水板通過支撐架置于集水容器內(nèi)；
[0009] b、滲透試驗(yàn)
[0010] 用滴管向土樣筒內(nèi)的粗粒土樣上表面均勻滴水，直至粗粒土樣上表面形成水膜， 并通過不斷滴水使水膜保持；同時(shí)，土樣筒內(nèi)的水不斷經(jīng)粗粒土樣向下滲透，經(jīng)圓形透水板 滴入集水容器；
[0011] C、滲透系數(shù)測定
[0012] 滲透試驗(yàn)進(jìn)行的同時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間t內(nèi)，收集并測量集水容器內(nèi)的水量；如此操 作重復(fù)進(jìn)行，直至連續(xù)四次測量出的水量相互間的差值小于設(shè)定的閾值；然后，將四次測量 出的水量取平均值Q，通過k = QAA · t)，即測得粗粒土樣的滲透系數(shù)k，式中：A為土樣筒 內(nèi)腔的橫截面面積。
[0013] 進(jìn)一步，本實(shí)用新型的土樣筒置于圓形透水板上的方式為土樣筒的底部與圓形透 水板固定連接；所述的支撐架為固定連接在圓形透水板上的三角架。
[0014] 這種部件相互固定連接的測定裝置相對于部件相互分離的測定裝置，制樣時(shí)土樣 筒會(huì)和其他部件一起移動(dòng)，不夠方便靈活，便攜性不足；但操作時(shí)省去了組裝部件的步驟， 節(jié)省了測量時(shí)間，重復(fù)性和再現(xiàn)性更好。
[0015] 用本實(shí)用新型測定粗粒土滲透系數(shù)的原理是：
[0016] 水在土中流動(dòng)遵從水力學(xué)的能量方程，即著名的伯努利方程。根據(jù)該方程，相對于 任意確定的基準(zhǔn)面，土中一點(diǎn)的總水頭h為：
[0017] h = z+hw+hv
[0018] 式中：z-一位置水頭，即該點(diǎn)與基準(zhǔn)面的高度；
[0019] hw一一壓力水頭，即該點(diǎn)處開口測壓管的液柱高度；
[0020] hv一一動(dòng)水頭，即該點(diǎn)處水垂直向上噴射到空氣中所達(dá)到高度。
[0021] 動(dòng)水頭hv與速度平方成正比，由于水在土中滲流的速度一般很小，hv可以忽略不 計(jì)，這樣，總水頭h ~ z+hw。
[0022] 如果土中存在總水頭差，即水頭損失，則水將從總水頭高處沿著土中孔隙通道向 總水頭低處流動(dòng)，單位流程的水頭損失即為滲流水力梯度i，可按式（1)計(jì)算。
[0023]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種快速測定粗粒土滲透系數(shù)的裝置，其組成是：圓柱形的且無底無蓋的土樣筒 (1)，土樣筒（1)置于圓形透水板（2)上，圓形透水板（2)通過支撐架（3)置于集水容器（4) 內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速測定粗粒土滲透系數(shù)的裝置，其特征在于：所述的 土樣筒（1)置于圓形透水板（2)上的方式為：土樣筒（1)的底部與圓形透水板（2)固定連 接；所述的支撐架（3)為固定連接在圓形透水板（2)上的三角架。
【專利摘要】一種快速測定粗粒土滲透系數(shù)的裝置,其裝置的組成是：圓柱形的且無底無蓋的土樣筒(1)，土樣筒(1)置于圓形透水板(2)上，圓形透水板(2)通過支撐架(3)置于集水容器(4)內(nèi)。該裝置易于構(gòu)造，可快速、方便的測定出粗粒土的滲透系數(shù)，尤其適合施工現(xiàn)場使用。
【IPC分類】G01N15-08
【公開號】CN204314191
【申請?zhí)枴緾N201420836040
【發(fā)明人】羅強(qiáng), 劉孟適, 梁多偉, 陳堅(jiān), 張良, 蔣良濰, 謝濤, 連繼峰, 石曉旺, 薛猛
【申請人】西南交通大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月25日