本发明专利技术涉及一种原位测定沉积物垂向渗透系数的实验装置，包括：蓄水竖管、连接法兰、密封垫、钢纱网以及沉积物容腔；其中，蓄水竖管，位于地表以上部分，用于实验时蓄水；连接法兰，包括蓄水竖管法兰和沉积物容器法兰，用于连接所述蓄水竖管和所述沉积物容腔；密封垫，位于两个所述连接法兰之间，用于密封所述蓄水竖管和所述沉积物容腔的连接处，防止漏水；沉积物容腔，位于地表以下，用于渗透和排出实验段过水。同时，本发明专利技术还提供了采用本实验装置进行原位测定沉积物垂向渗透系数的方法。采用本发明专利技术中的实验装置进行渗透系数的测定，适用范围广，装置安装简单、操作方便、可直接在现场进行原位实验、能快速、准确测量沉积物垂向渗透系数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测量沉淀物渗透参数的
，尤其涉及一种适用于土壤、海水等测量
的原位测定沉积物垂向渗透系数的方法及实验装置。
技术介绍
渗透系数是土壤及海水的基本特性参数之一，目前，已有的渗透实验主要有室内试验和野外原位实验(又称之为现场实验)两种形式，室内主要有定水头/变水头实验、粒度分析法，野外原位实验主要有抽水实验、单环压渗仪、渗流仪、双环法等。显然地，室内实验不可避免地会扰动沉积物，测得的渗透系数是经压实或晃动后的沉积物的。而上述野外原位实验方法也存在诸多不足：钻井耗时耗力、抽水耗电、成本高、操作不便、读数误差较大等。因此，为提高渗透系数测量的准确性，需要不断改进和更新现有测量技术手段和测量方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足提供一种用于气相包覆的装置，并同时提出了一种新的气相包覆方法，采用该装置和该方法能够实现快速、定量且高度安全可控的使用液相或气液复合前驱体的气相包覆。第一方面，本专利技术提供了一种原位测定沉积物垂向渗透系数的实验装置，包括：蓄水竖管1、连接法兰4、密封垫5、钢纱网6以及沉积物容腔7；其中，所述蓄水竖管1，位于地表以上部分，用于实验时蓄水；所述连接法兰4，包括蓄水竖管法兰和沉积物容器法兰，用于连接所述蓄水竖管1和所述沉积物容腔7；所述密封垫5，位于两个所述连接法兰4之间，用于密封所述蓄水竖管1和所述沉积物容腔7的连接处，防止漏水；所述说沉积物容腔7，位于地表以下，用于渗透和排出实验段过水。优选地，所述实验装置还包括压力传感器2，位于与所述蓄水竖管1底部联通的传感器腔室内，用于记录实验过程中所述蓄水竖管1中水位随时间的变化。优选地，所述实验装置还包括阀门3，位于所述蓄水竖管1的底部，用于控制实验开始和结束。优选地，所述密封垫5共两个。进一步优选地，所述实验装置还包括所述钢纱网6，位于两个所述密封垫5的中间，用于缓冲水流。优选地，所述沉积物容腔7的底部边缘具有切削刃开口。优选地，所述沉积物容腔7具有上下两段，上半段用于渗透实验过水部分；下半段设置有孔隙，用于排水。第二方面，本专利技术还提供了一种原位测定沉积物垂向渗透系数的方法，包括以下步骤：S101，选择测点，将沉积物容腔垂直插入/楔入实验场地的沉积物中，直到沉积物容腔法兰与沉积物表面齐平；S102，在沉积物容腔法兰上依次叠加密封垫、钢纱网、密封垫，然后将蓄水竖管对准，用螺丝螺母紧固整套装置；S103，设置压力传感器的预设启动时间和数据采样频率，首先，打开传感器腔室，将压力传感器放入传感器腔室内，然后，关闭蓄水竖管的阀门，并向其内加满水，最后关闭传感器腔室；S104，向蓄水竖管中加入原位水至预设高度；S105，根据压力传感器的预设启动时间，打开蓄水竖管阀门，开始试验，压力传感器根据预设数据采用频率记录蓄水竖管水位变化的时间序列数据，以及记录外围水位变化的时间序列数据；S106，实验结束，将压力传感器中的数据导出，并根据所得数据，计算出实验场地原位沉积物的垂向渗透系数；S107，在同一位置重复实验S101-S106，再进行至少九组实验。S108,剔除最大值及最小值，取上述实验的平均值，即得最终的沉积物垂向渗透系数。优选地，当进行定水头实验时，根据如下公式计算出实验场地原位沉积物的垂向渗透系数：其中，K为沉积物垂向渗透系数；HP为蓄水竖管水位高度；HT为海潮高度；LV为沉积物容腔工作段长度；Rd为蓄水竖管与沉积物容腔的直径比，即：dU蓄水竖管内径；dL沉积物容腔内径。优选地，当进行变水头实验时，根据如下公式计算出实验场地原位沉积物的垂向渗透系数：其中，K为沉积物垂向渗透系数；a，b均为常数；HP为任意时刻蓄水竖管水位高度；HT为海潮高度，HT(t)＝at+b；LV为沉积物容腔工作段长度；Rd为蓄水竖管与沉积物容腔的直径比，即：dU蓄水竖管内径；dL沉积物容腔内径。相对于现有技术，本专利技术的优点在于：(1)整套装置拆卸、运移、安装便捷。(2)原位实验，避免扰动沉积物，实验结果准确。(3)适用范围广：可测定渗透系数范围10-7-10-2m/s，粗砂到粉粘土均可用。(4)实验时间较短，1min<t<1h时间内即可完成。(5)不仅适用于外围定水头的情况；而且也适用于海岸带地区，外围水位随时间变动的情况(海潮)。(6)可根据沉积物渗透系数的大小(经验值)预先选择适当的竖管直径。当水头降低过快时，应选择较小的竖管直径，反之亦然。(7)实验采用压力传感器进行竖管水位和时间的记录，数据较肉眼读取更准确。附图说明以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施方案，其中：图1为本专利技术实施例提供的原位测定沉积物垂向渗透系数的实验装置立体示意图；图2为本专利技术实施例提供的原位测定沉积物垂向渗透系数实验时的立体剖面图；图3为本专利技术实施例提供的原位测定沉积物垂向渗透系数流程示意图。具体实施方式下面通过附图和具体的实施例，对本专利技术进行进一步的说明，但应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细说明之用，而不应理解为用以任何形式限制本专利技术，即并不意于限制本专利技术的保护范围。本部分对本专利技术实验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性的描述。虽然为实现本专利技术目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本专利技术仍然在此作尽可能详细描述。本领域技术人员清楚，在上下文中，如果未特别说明，本专利技术所用材料和操作方法是本领域公知的。图1示出了本专利技术一实施例提供的原位测定沉积物垂向渗透系数的实验装置立体示意图；图2为本专利技术一实施例提供的原位测定沉积物垂向渗透系数实验时的立体剖面图。由图1和图2所示，该实验装置(又称为竖管实验装置)，包括：蓄水竖管(1)、连接法兰(4)、密封垫(5)、钢纱网(6)以及沉积物容腔(7)；其中，蓄水竖管(1)，位于地表以上部分，用于实验时蓄水，其基准面为蓄水竖管(1)底端与连接法兰(4)的交界处。优选地，蓄水竖管(1)选择有机玻璃材质，直径介于0.01米-0.1米，根据实验场地的实际情况进行选择，即可根据沉积物渗透系数的大小(经验值)预先选择适当的竖管直径。当水头降低过快时，应选择较小的竖管直径，反之亦然。竖管优选为1.5米，为方便查看或记录管内水下降的情况，竖管外侧标注有刻度值。在一个示例中，在蓄水竖管(1)的底部还设置有阀门(3)，用于控制实验开始和结束，除此之外，阀门(3)还可以避免实验时向蓄水竖管(1)内注水时，过高的水流冲击沉积物，扰动孔隙结构影响渗透性。在另一个示例中，为方便实验过程中，蓄水竖管(1)内水位和实验时间记录的准确性，实验装置还包括压力传感器(2)，位于与所述蓄水竖管(1)底部联通的传感器腔室内，用于记录实验过程中所述蓄水竖管(1)中水位随时间的变化。应用传感器软件设置其预设启动时间和数据采集频率，若不具备传感器，以可直接读取蓄水竖管(1)外壁上标注的刻度值，并配合记录蓄水竖管(1)内水柱凹液面对应的刻度值。需要说明的是，实验之前，需要应用压力传感器(2)的软件设置压力传感器(2)的预设启动时间和数据采样频率。然后根据压力传感器预启动时刻，打开竖管阀门，开始实验，蓄水竖管(1)中的水位先快后慢地逐渐下降，不断补给沉积物孔隙水。压力传感器(2)可按照预定的时间间隔记录竖管水位变化的时间序列数据。同时，记录外本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种原位测定沉积物垂向渗透系数的实验装置，其特征在于，包括：蓄水竖管(1)、连接法兰(4)、密封垫(5)、钢纱网(6)以及沉积物容腔(7)；其中，所述蓄水竖管(1)，位于地表以上部分，用于实验时蓄水；所述连接法兰(4)，包括蓄水竖管法兰和沉积物容器法兰，用于连接所述蓄水竖管(1)和所述沉积物容腔(7)；所述密封垫(5)，位于两个所述连接法兰(4)之间，用于密封所述蓄水竖管(1)和所述沉积物容腔(7)的连接处，防止漏水；所述沉积物容腔(7)，位于地表以下，用于渗透和排出实验段过水。
【技术特征摘要】
1.一种原位测定沉积物垂向渗透系数的实验装置，其特征在于，包括：蓄水竖管(1)、连接法兰(4)、密封垫(5)、钢纱网(6)以及沉积物容腔(7)；其中，所述蓄水竖管(1)，位于地表以上部分，用于实验时蓄水；所述连接法兰(4)，包括蓄水竖管法兰和沉积物容器法兰，用于连接所述蓄水竖管(1)和所述沉积物容腔(7)；所述密封垫(5)，位于两个所述连接法兰(4)之间，用于密封所述蓄水竖管(1)和所述沉积物容腔(7)的连接处，防止漏水；所述沉积物容腔(7)，位于地表以下，用于渗透和排出实验段过水。2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括压力传感器(2)，位于与所述蓄水竖管(1)底部联通的传感器腔室内，用于记录实验过程中所述蓄水竖管(1)中水位随时间的变化。3.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括阀门(3)，位于所述蓄水竖管(1)的底部，用于控制实验开始和结束。4.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述密封垫(5)共两个。5.根据权利要求4所述的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括所述钢纱网(6)，位于两个所述密封垫(5)的中间，用于缓冲水流。6.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述沉积物容腔(7)的底部边缘具有切削刃开口。7.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述沉积物容腔(7)具有上下两段，上半段用于渗透实验过水部分；下半段设置有孔隙，用于排水。8.一种原位测定沉积物垂向渗透系数的方法，其特征在于，包括：S101，选择测点，将沉积物容腔垂直插入/楔入实验场地的沉积物中，直到沉积物容腔法兰与沉积物表面齐平；S102，在沉积物容腔法兰上依次叠加密封垫、钢纱网、密封垫，然后将蓄水竖管对准，用螺丝螺母紧固整套装...
【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，王学静，李海龙，石晓闪，罗满华，肖凯，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11
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