一种原状土有效孔隙度测定仪制造技术

本发明专利技术涉及一种原状土有效孔隙度测定仪，包括供水箱、水头调节组件、渗流单元、液体均分单元和检测单元，供水单元通过液体均分单元与渗流单元连通；本发明专利技术提供的原样土有效孔隙度测定仪可测定岩土有效孔隙度，通过溶质替换方法获得原样土试样有效孔隙度，渗流单元同时可用于原样土试样的采样；该原样土有效孔隙度测定仪结构简单，测定过程简便，有效孔隙度测定精度较高，具备良好的应用潜力，在水文地质研究中，可作为实验室教学仪器帮助学生理解有效孔隙度与总孔隙度的区别；在实际生产中可以用于测定试样的有效孔隙度，为溶质运移的进一步研究如海水入渗、越流补给、潜水运移、地下水原位修复等提供参数测定实验装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种岩土参数测定仪，具体涉及一种原状土有效孔隙度测定仪，属于水文地质学实验装置

技术介绍
在地下水渗流、人工回灌地下水、不同含水层之间相互补给、浅层地下水可开采量计算、农田灌溉与排水计算、地下水原位修复、海水入侵等关于地下水运动研究过程中需要对地下水滞留、释出和传输能力进行测量，而地下水滞留、释出和传输能力主要受到岩土有效孔隙度的影响，因此有效孔隙度不仅直接影响到计算与研究成果的准确性，还能够对其他水文地质参数进行预测估算。随着地下水资源的不断开发与利用，人们开始探究测定有效孔隙度及其与地下水运移速率之间的定量关系。岩土的有效孔隙度为重力水流动的孔隙体积(不包括不连通的死孔隙和不流动的结合水所占据的空间)与岩石体积(包括孔隙体积)之比。岩土有效孔隙度用ne表示，是重要的水文地质参数。目前测定有效孔隙度的装置只能够在低渗透性岩石和酒槽槽醅等试样，例如中国专利公布的CN103674804A和CN102141502A，它们分别针对低渗透性岩石和酒槽槽醅测定有效孔隙度，不适用于松散岩土的有效孔隙度的测定。综上所述，当前的有效孔隙度测定装置只能够测定低渗透性岩石、蓬松物质如酒槽槽醅，缺少一种能够测定松散岩土的有效孔隙度测定仪。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术存在的问题，并提供一种能够测定松散岩土的有效孔隙度的测定仪。实现本专利技术目的所采用的技术方案为，一种原状土有效孔隙度测定仪，至少包括供水单元、渗流单元和检测单元，供水单元与渗流单元连通，所述供水单元包括供水箱和水头调节组件，所述水头调节组件为高度调节组件，供水箱固定于水头调节组件上，供水箱中设有低于供水箱高度的溢水板，供水箱通过溢水板分隔为供水腔和溢流腔，供水箱上设有与供水腔连通的供水口和进水口以及与溢流腔连通的排水口，供水箱通过安装于供水口上的供水管与渗流单元连通；供水管的出水端设有液体均分单元，液体均分单元位于渗流单元上，所述液体均分单元包括相互连通的溢水管和液体分流器，供水管的出水口位于液体分流器上部的中心，所述液体分流器由原样柱渗流板、固定管和1块以 上筛板构成，原样柱渗流板和各筛板从下至上顺序分布于固定管中，原样柱渗流板和筛板均为孔板，原样柱渗流板与筛板的孔径和孔分布密度均不相同，溢水管连通于原样柱渗流板与位于底部的筛板之间；所述渗流单元包括原状柱、密封座、底部滤板和支撑组件，液体分流器位于原状柱的顶端并且与原状柱连通，原状柱固定于支撑组件中，密封座与原状柱下端连接，封闭原状柱，底部滤板位于原状柱的下方并且固定于密封座中，底部滤板与密封座构成检测腔，所述原状柱由1个以上空心柱拼接构成，空心柱的端部为楔形凸边或与楔形凸边相匹配的楔形凹槽，位于顶部的空心柱顶面为平面，密封座的上端为楔形凹槽或楔形凸边，密封座与原状柱通过楔形凹槽与楔形凸边扣合连接；所述检测单元包括显示器、流量计和1个以上电阻率传感器，流量计通过密封座固定并且与检测腔连通，电阻率传感器位于检测腔中，显示器位于检测腔外并且通过导线与电阻率传感器电性连接。所述高度调节组件包括底座、滑动柱、水箱支座和滑动调节器，滑动柱固定于底座上，滑动柱上沿轴向设有卡扣，滑动调节器套于滑动柱上并且通过卡扣限位，水箱支座固定于滑动调节器上。所述卡扣为限位凸起，滑动调节器由升降摇手、滑动套和固定套筒构成，固定套筒与滑动套的下部螺纹连接，所述滑动套的上部中设有销轴，升降摇手的其中一端为圆管，圆管套于销轴上并且与销轴间隙配合，升降摇手的另一端突出于滑动套外，圆管的外表面以及滑动套下部的内表面上均设有限位凸起。所述供水箱的中部设有分隔板，供水箱通过分隔板分隔为两个完全相同的内腔，两个内腔中均设有溢水板，两个内腔的供水口上均设有供水管，两根供水管的另一端均连接有液体均分单元，其中一个液体均分单元与原状柱连通，两个内腔的进水口上均设有进水管、排水口上均设有排水管，排水管通过三通接口连通进水管，进水管位于三通接口与进水口之间的管段上安装有水泵。所述液体分流器由固定管以及从上至下顺序固定于固定管中的第一筛板、第二筛板、第三筛板和原样柱渗流板构成，第一筛板和第二筛板的渗水区中均设有挡水区，所述挡水区位于所在筛板的中心或边缘。第三筛板与原样柱渗流板之间的竖直间距为1cm，溢水管连通于原样柱渗流板上方0.5cm处。所述支撑组件包括支撑板、支撑柱、固定环和支撑固定器，支撑柱安装于支撑板上，固定环套于原状柱上并且位于空心柱的拼接处，支撑固定器套于支撑柱上，固定环和支 撑固定器通过螺纹紧固件连接。所述固定环和支撑固定器均由两个耳状半圆环通过螺纹紧固件连接构成，螺纹紧固件位于耳状半圆环的耳部。所述密封座的底部设有与检测腔连通的流量测定管，流量计固定于流量测定管中。所述检测腔中固定有3个电阻率传感器，3个电阻率传感器沿密封座圆周方向均布。由上述技术方案可知，本专利技术提供的原状土有效孔隙度测定仪，主体包括供水单元、渗流单元、液体均分单元和检测单元，其中1、供水单元，用于提供渗流水，供水单元包括供水箱和水头调节组件，通过水头调节组件可调节供水箱中水的位置水头，供水箱中设置溢水板，供水箱通过溢水板分隔为供水腔和溢流腔，从而实现定水头控制；2、渗流单元，包括原状柱、密封座、底部滤板和支撑组件，原状柱为原状土试样取样和渗流场所，原状柱由1个以上空心柱拼接构成，空心柱的端部为楔形凸边或与楔形凸边相匹配的楔形凹槽，取样时将空心柱的楔形凸边插入土壤，使用打击物用力锤击该空心柱的楔形凹槽端，当取样点土样最高点达到楔形凹槽端后，将空心柱整体取出，若需要的原状土试样长度较长，当取样点土样最高点达到楔形凹槽端后，将下一个空心柱的楔形凸边插入上一个空心柱的楔形凹槽中，重复锤击，依次所有空心柱插入并整体取出，现场取样不会破坏原状土原有的内部空隙结构，保证测试结果的有效性，原样柱同时为原状土试样的渗流场所，密封座与原状柱下端连接封闭原状柱，底部滤板固定于密封座中构成检测腔，原状土试样的渗流水经底部滤板过滤后汇聚于检测腔中；3、液体均分单元，用于将水体均分，包括相互连通的溢水管和液体分流器，液体分流器由原样柱渗流板、固定管和1块以上筛板构成，原样柱渗流板和各筛板从下至上水平安装于固定管中，通过设置原样柱渗流板与筛板的孔径和孔分布密度均不相同，使得水流在原样柱渗流板和各筛板之间流速改变，通过密布的孔均分水流，保证了水体呈面状下渗进入原状柱，模拟地下水与原状土面状接触，未及时入渗的水体通过溢水管排出；4、检测单元，用于检测渗流水的流速和离子浓度。本专利技术提供的原状土有效孔隙度测定仪中，水头调节组件采用摇动上升和卡扣限位的结构，高度调节组件包括底座、滑动柱、水箱支座和滑动调节器，滑动柱上卡扣，滑动调节器套于滑动柱上并且通过卡扣限位，滑动调节器由升降摇手、滑动套和固定套筒构成，升降摇手可相对于滑动套上下摇动，由于升降摇手靠近滑动柱的端部表面同样设置卡扣，升降摇手摇动上升的过程相当于卡扣啮合的过程，调节到合适位置后通过固定套筒锁紧滑动套，该机构结构简单、调节方便并且限位稳固。供水箱设置为左右对称结构，内部通过分隔板分隔为两个完全相同的内腔，其中一个用于渗流供水，另一个为备用腔，两个内腔均连接有供水管，供水管的另一端连接液体均分单元，当需要更换渗流液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原状土有效孔隙度测定仪，至少包括供水单元、渗流单元和检测单元，供水单元与渗流单元连通，其特征在于：所述供水单元包括供水箱和水头调节组件，所述水头调节组件为高度调节组件，供水箱固定于水头调节组件上，供水箱中设有低于供水箱高度的溢水板，供水箱通过溢水板分隔为供水腔和溢流腔，供水箱上设有与供水腔连通的供水口和进水口以及与溢流腔连通的排水口，供水箱通过安装于供水口上的供水管与渗流单元连通；供水管的出水端设有液体均分单元，液体均分单元位于渗流单元上，所述液体均分单元包括相互连通的溢水管和液体分流器，供水管的出水口位于液体分流器上部的中心，所述液体分流器由原样柱渗流板、固定管和1块以上筛板构成，原样柱渗流板和各筛板从下至上顺序分布于固定管中，原样柱渗流板和筛板均为孔板，原样柱渗流板与筛板的孔径和孔分布密度均不相同，溢水管连通于原样柱渗流板与位于底部的筛板之间；所述渗流单元包括原状柱、密封座、底部滤板和支撑组件，液体分流器位于原状柱的顶端并且与原状柱连通，原状柱固定于支撑组件中，密封座与原状柱下端连接，封闭原状柱，底部滤板位于原状柱的下方并且固定于密封座中，底部滤板与密封座构成检测腔，所述原状柱由1个以上空心柱拼接构成，空心柱的端部为楔形凸边或与楔形凸边相匹配的楔形凹槽，位于顶部的空心柱顶面为平面，密封座的上端为楔形凹槽或楔形凸边，密封座与原状柱通过楔形凹槽与楔形凸边扣合连接；所述检测单元包括显示器、流量计和1个以上电阻率传感器，流量计通过密封座固定并且与检测腔连通，电阻率传感器位于检测腔中，显示器位于检测腔外并且通过导线与电阻率传感器电性连接。...

【技术特征摘要】
1.一种原状土有效孔隙度测定仪，至少包括供水单元、渗流单元和检测单元，供水单元与渗流单元连通，其特征在于：所述供水单元包括供水箱和水头调节组件，所述水头调节组件为高度调节组件，供水箱固定于水头调节组件上，供水箱中设有低于供水箱高度的溢水板，供水箱通过溢水板分隔为供水腔和溢流腔，供水箱上设有与供水腔连通的供水口和进水口以及与溢流腔连通的排水口，供水箱通过安装于供水口上的供水管与渗流单元连通；供水管的出水端设有液体均分单元，液体均分单元位于渗流单元上，所述液体均分单元包括相互连通的溢水管和液体分流器，供水管的出水口位于液体分流器上部的中心，所述液体分流器由原样柱渗流板、固定管和1块以上筛板构成，原样柱渗流板和各筛板从下至上顺序分布于固定管中，原样柱渗流板和筛板均为孔板，原样柱渗流板与筛板的孔径和孔分布密度均不相同，溢水管连通于原样柱渗流板与位于底部的筛板之间；所述渗流单元包括原状柱、密封座、底部滤板和支撑组件，液体分流器位于原状柱的顶端并且与原状柱连通，原状柱固定于支撑组件中，密封座与原状柱下端连接，封闭原状柱，底部滤板位于原状柱的下方并且固定于密封座中，底部滤板与密封座构成检测腔，所述原状柱由1个以上空心柱拼接构成，空心柱的端部为楔形凸边或与楔形凸边相匹配的楔形凹槽，位于顶部的空心柱顶面为平面，密封座的上端为楔形凹槽或楔形凸边，密封座与原状柱通过楔形凹槽与楔形凸边扣合连接；所述检测单元包括显示器、流量计和1个以上电阻率传感器，流量计通过密封座固定并且与检测腔连通，电阻率传感器位于检测腔中，显示器位于检测腔外并且通过导线与电阻率传感器电性连接。2.根据权利要求1所述的原状土有效孔隙度测定仪，其特征在于：所述高度调节组件包括底座、滑动柱、水箱支座和滑动调节器，滑动柱固定于底座上，滑动柱上沿轴向设有卡扣，滑动调节器套于滑动柱上并且通过卡扣限位，水箱支座固定于滑动调节器上。3.根据权利要求2所述的原状土有效孔隙度测定仪，其特征在于：所述卡扣为限位凸起，滑动调节器...

【专利技术属性】
技术研发人员：马传明，高林，和泽康，张程贻，魏超，李涛，曾圆梦，黄盛财，舒淑贞，曹策，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42