本发明专利技术公开了一种块石路基渗透率检测装置及方法，其中检测装置包括注气管和监测设备，注气管的一端与气源发生装置连接，注气管的另外一端插入待测路基块石层内，注气管插入待测路基内一端的端头封闭，注气管的侧壁上开设导气孔，导气孔的开设方向朝向监测设备，监测设备设置于待测路基块石层内，监测设备用于监测注入待测路基内的风速和风压；本装置仅需使用注气管向待测路基块石层内注入高压气体，本装置除导气孔以外密闭，防止注气管内的气体向路基底部逸散，将监测设备设置于待测路基块石层内，能够更加准确的接收通过注气管注入的气体数据，本装置在使用时配合监测设备监测块石路基内的风速和风压，可方便计算得到块石路基渗透率。基渗透率。基渗透率。
【技术实现步骤摘要】
一种块石路基渗透率检测装置及方法
[0001]本专利技术涉及路基工程
，尤其涉及一种块石路基渗透率检测装置及方法。
技术介绍
[0002]多年冻土是一种温度低于0℃，且含有冰的特殊土体，随着气温冷暖波动，会表现出冻胀和融沉特性。多年冻土约占中国国土面积的22.4%，主要分布在高纬度或高海拔的寒冷地区。近年来，多年冻土地区由于冻土公路的修筑，黑色沥青材料的吸热作用破坏了路基下的热量平衡和水分迁移状态，使路基产生了与多年冻土冻融作用相关的融沉病害，影响了结构的正常使用性能。改变了原有的热交换状态，使路基吸热量增加影响路基的稳定性。
[0003]块石路基作为一种重要的主动保护冻土措施，具有造价成本低，易于施工等优点，被广泛应用于冻土工程领域。块石路基工作原理主要是通过在路基中设置块石层，利用块石间的空气渗流运动，实现自然对流换热，达到降低冻土地基土体温度，提高路基稳定性的目的。因此块石层渗透率能对路基降温起到极其重要的作用。
[0004]目前高原冻土区主要采用了碎石护坡路基、U型块石路基和碎石夹层路基等多种块石路基型式，有效的保护了多年冻土。作为一种特殊的多孔介质，块石路基的对流换热过程受块石层内部孔隙率、孔隙连通性的影响较大。目前因块石粒径不达标、施工冲击碾压、边坡风沙堵塞、以及运营阶段交通荷载导致的工后振动压密现象等多种因素，极易改变块石层孔隙状态，降低块石层渗透率，降低块石路基通风散热效能，进而造成冻土融沉，导致块石路基产生不均匀变形沉降。因此块石层渗透率的测定，对获取块石路基孔隙状态，分析块石路基通风散热效能，监测块石路基稳定性具有重要作用。
[0005]目前，块石路基渗透率的工后现场检测尚无可靠技术手段，块石层渗透率的工程质量评价尚缺少客观评价方法。现有检测方法主要针对煤层渗透率开展检测，如径向流量法测定煤层透气系数（MT/T 1173
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2019），该方法需要准确测定煤层初始瓦斯压力，统计各个时间段钻孔瓦斯流量，进而测定煤层透气系数。此方法测试周期长且适用性受到了限制，仅适用于矿井等特殊场所中瓦斯气体的渗透监测。针对块石路基内块石粒径大、块石空隙间距大，块石层内无特殊气体等特点，此方法不能很好地开展检测，不适用于块石路基这一特殊结构形式。因此研究一种准确可靠的、适用于块石路基渗透率的检测方法，规范多年冻土区公路特殊路基的工后检测，提高多年冻土区公路建养水平，成为目前迫切需要解决的问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于解决现有技术中，尚无可靠的块石路基渗透率工后现场检测手段的问题，提供一种块石路基渗透率检测装置及方法。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种块石路基渗透率检测装置，包括注气管和监测设备，所述注气管的一端与气源发生装置连接，所述注气管的另外一端插入待测路基块石层内，所述注气管插入所述待
测路基内一端的端头封闭，所述注气管的侧壁上开设导气孔，所述导气孔的开设方向朝向所述监测设备，所述监测设备设置于所述待测路基块石层内，所述监测设备用于监测注入所述待测路基内的风速和风压。
[0008]本专利技术的块石路基渗透率检测装置，结构简单，设计合理，造价低廉。本装置针对块石路基内块石粒径大、块石空隙间距大、块石层内高压气流运动状态符合非达西流特征的特点而设计，仅需使用注气管向待测路基块石层内注入高压气体，将注气管插入待测路基内一端的端头密闭，保证整个导气管除导气孔以外密闭，防止注气管内的气体向路基底部逸散，影响块石路基渗透率检测的准确度，在注气管的侧壁上开设导气孔，且导气孔的开设方向朝向监测设备，能更好的控制注气管内气体向监测设备方向流动，检测精度更准。将监测设备设置于待测路基块石层内，能够更加准确的接收通过注气管注入的气体数据。本专利技术能够向块石路基快速注入高压气体，在使用时配合监测设备监测块石路基内的风速和风压，可方便计算得到块石路基渗透率。本装置可实现各种情况下块石路基的工后渗透率快速检测作业，可适应高寒地区严苛自然环境下的检测需求，普遍适用性强。使用本装置对道路交通扰动影响小，冻土环境影响低，解决了冻土区公路无法开展工后现场渗透率检测的问题，填补了在役公路块石路基渗透率检测的空白。
[0009]优选地，所述导气孔的数量为两个，两个所述导气孔设置于所述注气管下部相对的两侧。
[0010]将导气孔设置在注气管的下部，且两个导气孔在注气管相对的两侧，能更好的控制注气管内气体向注气管侧边方向流动，注气效果更好。
[0011]优选地，所述注气管设置在所述待测路基路面的路中位置，所述监测设备设置于与两个所述导气孔相对应的所述待测路基路面的路肩位置。
[0012]考虑到高压气体在块石层内呈现湍流状态，将注气管布置在待测路基路面的路中位置，将监测设备设置于与两个导气孔相对应的待测路基路面的路肩位置，可全面的检测从路中到左右路肩一个完整断面内完整块石层的渗流状态，且经过实际实验发现，如果气体在块石层内逸散距离过长，损耗过大，气体监测设备难以检测相关数据，采用这种布置方式缩短了气体在块石层内逸散距离，能够更加准确的通过监测设备检测气体在块石层内数据。
[0013]优选地，所述注气管开设所述导气孔的位置设置有第一风速传感器和第一压力传感器，所述注气管的侧壁上设置有刻度。
[0014]通过在注气管内设置风速传感器和压力传感器，可以方便、快速的获得注入待测路基内初始气体的风压和风速数据，进而准确的调整气源发生装置注入气体压力大小，在注气管的侧壁上设置刻度，可以精确的控制注气管伸入块石层内的深度。
[0015]优选地，所述监测设备包括至少三组第二风速传感器和至少三组第二压力传感器，所述第二风速传感器和所述第二压力传感器通过数据传输装置与数据采集装置连接。
[0016]设置监测设备为至少三组风速传感器和压力传感器，并通过数据传输装置和数据采集装置将监测到的风速、风压进行传输、采集，方便快速准确的获得气体在块石层内的数据；通过多组数据取平均值，使得测量的数据更加准确。
[0017]优选地，上述块石路基渗透率检测装置还包括固定装置，所述固定装置用于固定所述注气管，所述固定装置包括刻度盘以及相对设置的上夹片、下夹片，所述上夹片和所述
下夹片的两侧均设置有供紧固螺栓穿过的螺栓孔，所述上夹片与所述下夹片用于夹紧所述注气管，所述紧固螺栓上连接有调节手柄，所述调节手柄能够带动所述注气管沿其自身轴向转动，所述刻度盘上开设供所述注气管穿过的通孔，所述刻度盘能够指示所述注气管的转动角度。
[0018]通过固定装置来夹紧注气管，防止在块石路基渗透率检测的过程中受高压气体扰动的影响注气管发生晃动或脱落；通过刻度盘可以确定导气孔方向、控制高压气体在块石层内走向，当监测设备无法采集到有效数据时，可根据刻度盘外圈上的角度指示，转动注气管到一定的角度，调整导气孔的方位，调整块石路基内气体的流动方向；在紧固螺栓上连接调节手柄，当需要调节注气管角度时，可通过旋转调节手柄，快速调节注气管角度，调整导气孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种块石路基渗透率检测装置，其特征在于，包括注气管（2）和监测设备，所述注气管（2）的一端与气源发生装置（1）连接，所述注气管（2）的另外一端插入待测路基块石层内，所述注气管（2）插入所述待测路基内一端的端头封闭，所述注气管（2）的侧壁上开设导气孔（21），所述导气孔（21）的开设方向朝向所述监测设备，所述监测设备设置于所述待测路基块石层内，所述监测设备用于监测注入所述待测路基内的风速和风压。2.根据权利要求1所述的一种块石路基渗透率检测装置，其特征在于，所述导气孔（21）的数量为两个，两个所述导气孔（21）设置于所述注气管（2）下部相对的两侧。3.根据权利要求2所述的一种块石路基渗透率检测装置，其特征在于，所述注气管（2）设置在所述待测路基路面的路中位置，所述监测设备设置于与两个所述导气孔（21）相对应的所述待测路基路面的路肩位置。4.根据权利要求2所述的一种块石路基渗透率检测装置，其特征在于，所述注气管（2）开设所述导气孔（21）的位置设置有第一风速传感器（4）和第一压力传感器（5），所述注气管（2）的侧壁上设置有刻度。5.根据权利要求1所述的一种块石路基渗透率检测装置，其特征在于，所述监测设备包括至少三组第二风速传感器（41）和至少三组第二压力传感器（51），所述第二风速传感器（41）和所述第二压力传感器（51）通过数据传输装置（7）与数据采集装置（8）连接。6.根据权利要求1所述的一种块石路基渗透率检测装置，其特征在于，还包括固定装置（9），所述固定装置用于固定所述注气管（2），所述固定装置包括刻度盘（94）以及相对设置的上夹片（91）、下夹片（92），所述上夹片（91）和所述下夹片（92）的两侧均设置有供紧固螺栓（93）穿过的螺栓孔，所述上夹片（91）与所述下夹片（92）用于夹紧所述注气管（2），所述紧固螺栓（93）上连接有调节手柄（95），所述调节手柄（95）能够带动所述注气管（2）沿其自身轴向转动，所述刻度盘（94）上开设供所述注气管（2）穿过的通孔，所述刻度盘（94）能够指示所述注气管（2）的转动角度。7.一种块石路基渗透率检测方法，其特征在于，使用如权利要求1
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6任一所述的一种块石路基渗透率检测装置，包括以下步骤：S1.在所述待测路基上布置所述块石路基渗透率检测装置；S2.打开所述气源发生装置（1），记录初始风速v0，m/s，初始风压P0，MPa；S3.记录所述监测设备记录的风压P，MPa和风速v，m/s；S4.利用非达西定律，计算块石层渗透率k。8.根据权利要求7所述的一种块石路基...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈建兵，袁堃，杜浩维，董元宏，朱东鹏，金龙，赵南陆，符进，袁远，张琪，孙冠临，
申请(专利权)人：中交第一公路勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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