土体水平向渗透系数测量仪制造技术

本发明专利技术公开了一种土体水平向渗透系数测量仪，主要包括稳压供水系统和渗透系统，渗透系统的构成主要包括竖直设立的土体试样室、竖直设立在试样室中央的渗透水分布供水管和设置在试样室外盛接渗透水的集水器，所述试样室由壁面上均布有渗透水外流孔的圆筒体、与筒体密闭联接的上封盖和下封盖构成，分布供水管的管壁均布有渗透孔，上端封闭，下端管口穿过试样室下封盖与稳压供水系统连通。本发明专利技术的测量仪能够适用不同土体、能够测得真实状态下的土体水平向渗透系数，可用于测定试样水平抗渗坡降并适应目前高土石坝高水头要求，满足实际工程设计和土体渗透特性研究需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及土体渗透系数测量技术，更为具体地说，是涉及一种测量土体水平向 渗透系数的测量仪，属于岩土工程试验研究领域。
技术介绍
在岩土工程中，渗透性是土体的一个基本特性，一般用渗透系数表示。渗透系数必 须通过专门的渗透仪器测定。目前测定土体渗透性的渗透仪都是竖向渗透测量仪，只能测 定土体垂直于土层界面的渗透性，即土体的竖向渗透系数。然而，在实际工程中，水的渗透 主要是沿土体水平向渗透，土体的水平向渗透性往往比竖向渗透性更重要。因此，土体水平 渗透系数的测定成为一个急需解决的问题。为了解决上述问题，本领域的科技人员进行了广泛的探索，以期获得土体水平渗 透系数。《大坝观测与土工测试》报道了一种测定双向渗透系数的仪器(冯郭铭，付琼华.测 定土的双向渗透系数的仪器装置和方法.大坝观测与土工测试，1997，21 (3) :32-34.)，该 仪器是在三轴仪基础上进行改造完成的，试样为正方形，水流方向为竖向，水平渗透系数的 测量是通过将试样调转方向实现。这种方法对某些脱离承膜筒或橡皮模就无法成型的试 样，例如砂性土试样的水平渗透系数的测定是很困难的。对各种岩土都适用的水平渗透仪 的水流方向应该是水平的，这样才能和土体的成积以及试样制备的土体层面一致，才能测 得土体水平方向的真正渗透系数。因此该仪器不能测得真实状态下的土体水平方向的渗透 系数。《土工合成材料水平渗透仪》公开了一种用于测定土工合成材料的水平渗透系数的测 量仪(陈志明，王士明.土工合成材料水平渗透仪.中国CN 200947078Y. 2007. 9. 12.)但 该水平渗透仪并不适用于土体水平渗透系数的测定。据专利技术人所知，在本专利技术完成之前，还未见有关能够对各种土料都适用的，能够测 得真实状态下的土体水平方向渗透系数测量仪的报道，特别是能够测定土体试样水平抗渗 坡降并适应目前高土石坝高水头要求的土体水平方向渗透系数测量仪的报道，本领域急需 解决的问题还未得到真正解决。
技术实现思路
针对土体水平向渗透系数测量技术的现状，本专利技术的目的旨在提出一种能够适用 不同的土体、能够测得真实状态下的土体水平方向渗透系数的测量仪，并可用其测定土体 试样水平抗渗坡降并适应目前高土石坝高水头要求，满足实际工程设计和土体渗透特性研 究的需要。针对上述专利技术目的，本专利技术提出的土体水平向渗透系数测量仪，其结构主要包括 稳压供水系统和渗透系统。所述渗透系统的构成又主要包括竖直设立的土体试样室、竖直 设立在试样室中央的渗透水分布供水管和设置在试样室外盛接渗透水的集水器，所述试样 室由壁面上均布有渗透水外流孔的圆筒体、与筒体密闭联接的上封盖和下封盖构成，供水 管的管壁均布有渗透孔，上端封闭，下端管口穿过试样室下封盖与稳压供水系统连通。在上述技术方案基础上，还可在试样室的下方设计供水室，竖直设立在试样室中 央的渗透水分布供水管下管口穿过试样室下封盖与供水室连通，供水室的进水口与稳压供 水系统连通。所述供水室最好是直接设置在试样室下方，以试样室下封盖作为供水室的上 顶盖。供水室与试样室之间的密封联接最好采用法兰密封联接，即供水室筒体通过法兰与 试样室筒体密封联接。在上述技术方案中，盛接渗透水的集水器为围绕试样室的环形集水箱，环形集水 箱的箱壁上设计有出水接口。环形集水箱最好设计成由试样室圆柱形筒体、围绕试样室外 的圆柱形筒体和平面箱底构成，箱底垂直焊接于试样室筒体渗透水外流孔下方的筒壁上。 环形集水箱也可设计成由试样室圆柱形筒体、围绕试样室外的圆锥形筒体和平底构成的平 底锥筒形环形集水箱，或设计成由试样室圆柱形筒体和直接接于试样室筒体渗透水外流孔 下方的圆锥形筒体构成的锥环形集水箱。出水接口最好设计在构成环形集水箱的筒体上边 缘上，以给试样提供稳定的出口水压，以及便于收集和测量通过试样的水流量。在上述技术方案中，稳压供水系统主要包括给水泵、进水管、和设置进水管上的水 压测量仪表，进水管的一端与给水泵的出水口联接，另一端与渗透系统进水口联接，给水泵 的驱动电动机由调频器控制。为了使稳压供水系统供水压力更为稳定，还可在进水管上设计供水稳压器，所述 供水稳压器为一密闭容器，通过接管与进水管连通。为了调节供水系统的供水压力和更为精确地测得进入渗透系统的水压，在进水管 上可同时设置作为水压测量仪表的水压调节表和水压传感器，水压调节表设计在给水泵与 供水稳压器之间，水压传感器设计在供水稳压器与渗透系统之间。水压传感器最好设计在 靠近供水室的位置。本专利技术提出的土体材料水平向渗透系数测量仪，其供水系统为变频恒压供水系 统，可给土体试样提供稳定的可连续变化的水头。位于试样室中央的渗透水分布供水管中 的水压与变频恒压供水系统提供的水压力相等，试样室外的集水箱中的水压力是与出水接 口高程齐平的静水压力。渗透水在试样室中心和外侧压差作用下从试样中心向四周流动， 实现水平渗透试验。本专利技术最为突出的特点是水流方向完全与制样过程中试样的层面平 行，可以模拟试样土层的水平渗流，实现水平渗透系数的测定和土体水平方向抵抗渗透破 坏性能的研究。本专利技术提出的土体水平向渗透系数测量仪与现有技术的水平向渗透系数测量仪 相比，概括起来具有以下十分突出的优点和技术效果1、本专利技术提出的土体水平向渗透系数测量仪，其结构简单，操作方便，水流边界条 件明确，便于计算土体试样内的各种水力要素，同时，由于水流是从中心向四周沿径向流 动，可以避免在一般方形土体试样的水平渗透试验中存在的试样与仪器边壁之间集中流的 问题，能真实地反映土体试样的渗透性和抵抗渗透破坏的特性。2、利用本专利技术提出的土体水平向渗透系数测量仪，能够方便地测定任何土体试样 的水平渗透系数。由于测量仪的试样室壁面为环状多孔筒壁，能够允许细小颗粒流出，因此 本专利技术还可用于测定土体试样发生管涌破坏的临界坡降，即本专利技术还可作为渗透破坏仪使用。3、土体水平向渗透系数测量仪的供水系统，由于给水泵驱动电动机由调频器控制，即给水泵为变频给水泵，在进水管路上设计有气囊式水压稳压器，以及水压调节表和水 压传感器，再结合渗透系统试样室下方设置的供水室，因此使得渗透水能以各种水力压力 稳定地施加于土体试样，且可精确测定渗透水的水压，因此本专利技术能够用于土样在较大水 力坡降作用下的抵抗渗透破坏特性的研究，满足实际工程设计需要。附图说明附图1是本专利技术一个实施例的结构示意图。附图2是附图1中A-A向剖视结构示意图。在上述附图中，各图示标号标识的对象为1-进水口 ；2-给水泵；3-调频器；4-水 压调节表；5-稳压器；6-进水管；7-进水阀；8-水压传感器；9-供水室；10试样室；11-集 水器；12-试样室下封盖；13-渗透水分布供水管；14-试样室筒体；15-集水器筒体；16-试 样室上封盖；17-环形橡胶圈；18-固定螺栓；19-集水器出水接口 ；20-放水阀；21-放水接 管；22-支架。具体实施方式以下结合附图说明给出本专利技术的一个实施例，并通过实施例对本专利技术做进一步的 具体描述。有必要指出的是，以下的实施例只用于对本专利技术做进一步的说明，不能理解为对 本专利技术保护范围的限制，所属领域技术熟悉人员根据上述
技术实现思路
，对本专利技术做出一些非 本质的改进和调整，这样得到的技术方案应仍属于本专利技术的保护范围。实施例本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土体水平向渗透系数测量仪，主要包括稳压供水系统和渗透系统，其特征在于渗透系统的构成主要包括竖直设立的土体试样室（１０）、竖直设立在试样室中央的渗透水分布供水管（１３）和设置在试样室外盛接渗透水的集水器（１１），所述试样室由壁面上均布有渗透水外流孔的圆筒体（１４）、与筒体密闭联接的上封盖（１６）和下封盖（１２）构成，分布供水管的管壁均布有渗透孔，上端封闭，下端管口穿过试样室下封盖与稳压供水系统连通。

【技术特征摘要】
1.一种土体水平向渗透系数测量仪，主要包括稳压供水系统和渗透系统，其特征在于 渗透系统的构成主要包括竖直设立的土体试样室(10)、竖直设立在试样室中央的渗透水分 布供水管(1 和设置在试样室外盛接渗透水的集水器(11)，所述试样室由壁面上均布有 渗透水外流孔的圆筒体(14)、与筒体密闭联接的上封盖(16)和下封盖(1 构成，分布供水 管的管壁均布有渗透孔，上端封闭，下端管口穿过试样室下封盖与稳压供水系统连通。2.根据权利要求1所述的土体水平向渗透系数测量仪，其特征在于在试样室(10)的下 方设计有供水室(9)，分布供水管下管口穿过试样室下封盖与供水室连通，供水室的进水口 与稳压供水系统连通。3.根据权利要求2所述的土体水平向渗透系数测量仪，其特征在于供水室直接设置在 试样室下方，以试样室下封盖作为供水室的上顶盖。4.根据权利要求3所述的土体水平向渗透系数测量仪，其特征在于供水室与试样室通 过法兰密封联接。5.根据权利要求1所述的土体水平向渗透系数测量仪，其特征在于盛接渗透水的集水 器为围绕试样室的环形集水箱，环形集水箱的筒壁上设计有出水接...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈群，谷宏海，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]