本实用新型专利技术涉及土壤渗透试验技术领域，具体涉及一种可改进的变水头渗透试验装置，它包括渗透仪和与渗透仪的进水口连接的变水头管，渗透仪的进水口安装进水管阀，变水头管上设置刻度线，它还包括与变水头管平行设置的双轴直线导轨，双轴直线导轨上平行安装滚珠丝杠，滚珠丝杠上安装自动捕捉摄像头，滚珠丝杠的顶部连接步进电机，步进电机和自动捕捉摄像头与控制电脑电连接；还包括与变水头管连通的注水装置。本实用新型专利技术利用自动捕捉摄像头和控制电脑，以及驱动启动捕捉摄像头移动的丝杠实现对水头数据以及试验时间的精确记录和高效捕捉，使得试验数据更精确，试验操作过程更简单，计算结果更可靠。算结果更可靠。算结果更可靠。
【技术实现步骤摘要】
一种改进的变水头渗透试验装置
[0001]本技术涉及土壤渗透试验
，尤其涉及一种改进的变水头渗透试验装置
技术介绍
[0002]渗透破坏在堤坝工程中非常普遍，要做好渗透破坏的除险加固工作，就要摸清险情，对症下药。首先就是要确定土体的渗透系数k，它是代表土渗透性强弱的定量指标，不同种类的土，k值差别很大。因此，准确地测定土的渗透系数是一项十分重要的工作。在试验过程中，起始水头高度一般高于测量人员身高，所以测量人员需站在梯子上监测数据，大大增加了测量的不安全系数且视线需正对变水头管内水头凹液面最低处，如果监测多个数据，操作起来有一定困难，读数会存在一定误差。因此，通过变水头渗透试验自动水头监测装置和方法来测量渗透系数k是十分必要的。
[0003]公开号为CN209690128U的中国专利文献公开了通过增加指示器进行人工读数的方式，但是变水头渗透试验的编水头管一般不低于2米，即使采用指示器也依然要依赖于人工读数，由于变手头管的尺寸限制，操作人员便于对高水位数据进行读取，不可避免的会存在误差，并且由于受到变水头管的高度影响和实验者身高的限制，人工读数还存在难度大、效率低的问题。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中所存在的不足，本技术提供了一种改进的变水头渗透试验装置，本技术利用滚珠丝杠与自动捕捉摄像头获取水位图像，再根据水位图像读取水位数据，，简化了试验过程中的数据读取，使得试验数据更精确，试验操作过程更简单，计算结果更可靠。
[0005]为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种改进的变水头渗透试验装置，它包括渗透仪和与渗透仪的进水口连接的变水头管，渗透仪的进水口安装进水管阀，变水头管上设置刻度线，它还包括与变水头管平行设置的双轴直线导轨，双轴直线导轨上平行安装滚珠丝杠，滚珠丝杠上安装自动捕捉摄像头，滚珠丝杠的顶部连接步进电机；还包括与变水头管连通的注水装置。
[0006]优选的方案中，所述注水装置为压力水管，所述压力水管上连接注水管阀。
[0007]优选的方案中，所述注水装置包括供水容器，供水容器与变水头管之间通过进水管连通，进水管上安装注水管夹。
[0008]优选的方案中，所述进水管的尾端设置为排水口，排水口管段安装出水管夹，变水头管连接在出水管夹和注水管夹之间，且变水头管在连接处安装水管阀。
[0009]优选的方案中，所述刻度线每小格的间距为1mm。
[0010]相比于现有技术，本技术具有如下有益效果：
[0011]本申请的试验装置在试验时，通过步进电机控制自动捕捉摄像头监测变水头管中
的水位数据，降低了读数难度，并且读数更加准确，避免人眼因为读数位置的差异产生实验误差，使得试验数据更精确，试验操作过程更简单，计算结果更可靠。
附图说明
[0012]图1为本技术的结构示意图。
[0013]上述附图中：1、渗透仪；2、进水口；3、变水头管；4、进水管阀；5、双轴直线导轨；6、滚珠丝杠；7、自动捕捉摄像头；8、步进电机；9、控制电脑；10、注水装置；11、供水容器；12、进水管；13、注水管夹；14、排水口；15、出水管夹；16、水管阀。
具体实施方式
[0014]下面结合附图及实施例对本技术中的技术方案进一步说明。
[0015]参阅附图1，作为本技术的一种实施例，提出了一种改进的变水头渗透试验装置，它包括渗透仪1和与渗透仪1的进水口2连接的变水头管3，渗透仪1用于盛放试验土样，采用通用渗透仪，即由环刀、渗透石、套环、排气阀、上盖和下盖组成，其中环刀内径61.8mm，高40mm，渗透石的渗透系数应大于10
‑3cm/s，变水头管3的内径不小于1cm，渗透仪1的进水口2安装进水管阀4，变水头管3上设置刻度线，刻度线每小格的间距为1mm，它还包括与变水头管3平行设置的双轴直线导轨5，双轴直线导轨5上平行安装滚珠丝杠6，滚珠丝杠6上安装自动捕捉摄像头7，滚珠丝杠6的顶部连接步进电机8，还包括与变水头管3连通的注水装置10。
[0016]本实施例中，注水装置10包括供水容器11，供水容器11与变水头管3之间通过进水管12连通，进水管12上安装注水管夹13，进水管12的尾端设置为排水口14，排水口14管段安装出水管夹15，变水头管3连接在出水管夹15和注水管夹13之间，且变水头管3在连接处安装水管阀16；这样，在试验开始前对渗透仪中的土样渗水时，打开水管阀16和进水管阀4，关闭出水管夹15；当试验完成需要排水时，关闭进水管阀4,和水管阀16，打开出水管夹15即可，使得试验完成后排水更加便捷。
[0017]上述实施例中，试验时，控制步进电机8转动以调整自动捕捉摄像头7跟随水头上下移动，捕捉水头图像，然后根据自动捕捉摄像头7捕捉的图像读取水头数据。
[0018]在另外一种实施例中，注水装置10为一根压力水管，试验时将压力水管与水源连接，压力水管上连接注水管阀，需要注水时，打开注水管阀注水即可。
[0019]在一种优选实施例中，还设置控制电脑9，自动捕捉摄像头7和步进电机8与控制电脑9电连接，通过控制电脑9控制步进电机8的转动，进而调整自动捕捉摄像头7的位置，使自动捕捉摄像头7获取图像信息时符合读数的要求，获取图像后，由控制电脑9分析图像信息，读取水位数据，再进行计算得出水头数据。
[0020]采用本技术优选实施例的改进的变水头渗透试验装置的试验过程包括以下步骤：
[0021]1)将装有饱和试验土样的环刀装入渗透仪1，密封至不漏水不漏气；关闭渗透仪1的出水管，将渗透仪1的进水口2与变水头管3连接，关闭出水管夹15，利用供水容器11中的纯水向进水口注水，并渗入渗透仪1，打开排气阀，排除渗透仪底部的空气，直至溢出水中无气泡，关闭排气阀，放平渗透仪1，关闭进水管阀4；
[0022]2)向变水头管3注入纯水，使水升至预定高度，待水头稳定后切断水源，打开自动
捕捉摄像头7，使自动捕捉摄像头镜头7正对变水头管3内水头凹液面最低处，控制电脑9记录初始水头H1和初始时间t1；
[0023]3)切断水源，打开进水管阀4，使水渗透通过试样，变水头管3水头下降过程中，自动捕捉摄像头7、控制电脑9以及步进电机8同步工作，控制电脑9控制步进电机8转动，以使自动捕捉摄像头7捕捉水头数据；
[0024]4)渗透达到预定时间后停止试验，控制电脑记录终止时间t2和终止水头H2；
[0025]5)改变初始水头高度，重复步骤2)
‑
步骤4)，重复5～6次试验并记录试验数据；
[0026]6)按照下式计算试验结果：
[0027][0028]式中A(cm2)为渗透仪中饱和试验土样的竖直方向的截面积，a(cm2)为变水头管的内端面积，L(cm)为饱和试验土样的高度，H2(cm)为终止水头，H1(cm)为初始水头，t2(s)为终止时间，t1(s)为起始时间；
[0029]7)当不同初始本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种改进的变水头渗透试验装置，包括渗透仪和与渗透仪的进水口连接的变水头管，渗透仪的进水口安装进水管阀，变水头管上设置刻度线，其特征是：还包括与所述变水头管平行设置的双轴直线导轨，所述双轴直线导轨上平行安装滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上安装自动捕捉摄像头，所述滚珠丝杠的顶部连接步进电机；还包括与变水头管连通的注水装置。2.根据权利要求1所述的一种改进的变水头渗透试验装置，其特征是：所述注水装置为压力水管，所述压力水管上连接注水管阀。3.根据权利要求1所述的一种改进的变水头渗透试验装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张华，明昊天，张蕊，邹国阳，尚苗苗，李开朗，胡康成，焦斌杰，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：新型
国别省市：
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