CN102435540A - 浅层沙土渗透系数测量系统及测量方法 - Google Patents

浅层沙土渗透系数测量系统及测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102435540A
CN102435540A CN2011103394209A CN201110339420A CN102435540A CN 102435540 A CN102435540 A CN 102435540A CN 2011103394209 A CN2011103394209 A CN 2011103394209A CN 201110339420 A CN201110339420 A CN 201110339420A CN 102435540 A CN102435540 A CN 102435540A
Authority
CN
China
Prior art keywords
vertical tube
sandy soil
layer
shallow
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011103394209A
Other languages
English (en)
Inventor
余湘娟
李刚
陈亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hohai University HHU
Original Assignee
Hohai University HHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hohai University HHU filed Critical Hohai University HHU
Priority to CN2011103394209A priority Critical patent/CN102435540A/zh
Publication of CN102435540A publication Critical patent/CN102435540A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

本发明公开一种浅层沙土渗透系数测量方法,包括如下步骤:(1)根据所需测量的渗透系数的方向,选择不同形状的竖管置入沙土层中,该竖管所处的深度即为所需测量渗透系数的深度;(2)快速向竖管中注满水,实时采集竖管中的水位数据,并根据沙土竖管试验模型计算沙土层的渗透系数。该测试方法无需钻孔即可求得天然状态下浅层沙土的渗透系数,测试系统便于携带,操作方便,且使用成本低。本发明还公开一种采用前述浅层沙土渗透系数测量方法的测量系统。

Description

浅层沙土渗透系数测量系统及测量方法
技术领域
[0001] 本发明属于岩土工程技术领域,特别涉及一种沙土渗透系数的探测装置及方法。 背景技术
[0002] 沙土渗透系数的定量测试关系到降水入渗和地下水补给等问题,尤其在干旱地区,沙土的渗透系数测量具有重大的意义,目前已有许多测定沙土渗透系数的方法,主要包括实验室分析法和野外测定法。
[0003] 实验室分析法需要从野外取样,在室内应用达西定理等求得野外原状土渗透系数,这种方法对土的扰动比较大,破坏了土体的天然结构,而且无法在野外进行测量。
[0004] 野外试验法主要是利用抽水法和压水法求得含水层的渗透系数,所述的抽/压水法主要有定流量抽/压水法、定降深抽/压水法等,其中,定流量抽/压水法是以固定流量抽取测井中的水体(也即定流量往测井中注入水体),使含水层与测井间的水流运动达到稳态,根据稳态情况的流量与降深关系获取含水层的渗透系数;而定降深抽/压水法是通过抽/压水使测井内的水位降深保持不变,根据流量与降深的关系求得含水层的渗透系数。但是此种方法设备繁琐、操作复杂,需要消耗大量的人力、物力和财力,实施成本较高。
[0005] 国外研究出一种冲击试验法,它是一种野外试验法,实施时,主要是在测井中设置套管,将测井的内壁隔离,并在套管的特定位置设置过滤器,利用水位的变化来测试该处含水层的渗透系数,然而,此种测试方法仅适合于引起的水位波动位于过滤器上部的情况下, 若要用于螺孔测试,或者整孔都设置有过滤器的情况下,结果就会存在很大误差;另外,此种测试方法必须配合套管才能实现,从而限制了其应用范围。
[0006] 总结以上野外实验的测试方法,均需钻井测量,相对耗时耗力,有待改进。
[0007] 基于以上分析,本发明人针对现有的渗透系数测试装置进行研究改进,本案由此产生。
发明内容
[0008] 本发明所要解决的技术问题,是针对前述背景技术中的缺陷和不足,提供一种浅层沙土渗透系数测量系统及测量方法,该测试方法无需钻孔即可求得天然状态下浅层沙土的渗透系数,测试系统便于携带,操作方便,且使用成本低。
[0009] 本发明为解决以上技术问题,所采用的技术方案是:
[0010] 一种浅层沙土渗透系数测量系统,包括竖管、传感器、中央控制器、通讯模块和数据处理模块,其中,竖管设于待测量的沙土层中,传感器设于竖管内,在中央控制器的控制下感测竖管内的数据变化值,并通过通讯模块传送至数据处理模块;数据处理模块根据传感器的感测数据计算获得浅层沙土的渗透系数。
[0011] 上述竖管为直管形、直角形或45°角形。
[0012] 上述传感器为压力传感器,将感测竖管内的压力变化值通过通讯模块传送至数据处理模块。[0013] 一种浅层沙土渗透系数测量方法,包括如下步骤:
[0014] (1)根据所需测量的渗透系数的方向,选择不同形状的竖管置入沙土层中,该竖管所处的深度即为所需测量渗透系数的深度;
[0015] (2)快速向竖管中注满水,实时采集竖管中的水位数据,并根据下述沙土竖管试验模型的表达式计算沙土层的渗透系数:
[0016]
Figure CN102435540AD00041
[0017] 其中,K为沙土层的渗透系数,L为竖管内沙土的长度,IllA2分别为竖管中、和、 时刻相对于水平面的水位高度值。
[0018] 上述步骤(1)中,当需要测量垂向渗透系数时,采用直管形竖管;当需要测量水平向渗透系数时,采用直角形竖管;当需要测量与水平面成45°角方向的渗透系数时,采用 45°角形竖管。
[0019] 上述步骤(1)中,当待测沙土层较浅时,直接将竖管插入沙土层中;当待测沙土层较深时,在待测位置线挖一小坑,然后将竖管插入,再将竖管周围填埋结实。
[0020] 上述步骤O)中,采集竖管中水位数据的方法为:将压力传感器置入竖管中,并快速向该竖管中注满水,压力传感器实时探测竖管中的水压变化值,并根据下式将水压换算为此时竖管中的水位:
Figure CN102435540AD00042
[0022] 其中,H为相对于压力传感器的水位高度;ρ为测得的水压值;P为水的密度;g为重力加速度。
[0023] 采用上述方案后,本发明具有以下特点:
[0024] (1)本发明利用竖管法测定高渗透性沙砾石层渗透系数,属于野外试验,能较好地保持原状土的天然特性,测量结果较准确;
[0025] (2)利用本发明的探测方法进行参数探测时,不需要进行钻孔等操作,操作方便, 测量周期短,成本低,具有较大的工程实用价值;
[0026] (3)传统野外试验进行钻孔后测量含水层渗透系数,不但成本高,而且只能测量水平向渗透系数,本发明可将竖管做成不同角度,测量不同方向的渗透系数,特别适合非均质、各项异性沙土层的渗透系数测量;
[0027] (4)本发明基于高灵敏度压力传感器探测水位,克服了传统竖管法无法测量高渗透性介质渗透系数的缺点,测量精度高,具有较高的推广价值。
附图说明
[0028] 图1是本发明测量系统的整体架构图;
[0029] 图2是采用本发明测量方法探测沙土层垂向渗透系数的原理图;
[0030] 图3是采用本发明测量方法探测沙土层水平向渗透系数的原理图;
[0031] 图4是采用本发明测量方法探测沙土层与水平面成45度角方向渗透系数的原理图;
[0032] 图5是本发明测量方法的探测流程图。具体实施方式
[0033] 以下将结合附图,对本发明的技术方案进行详细说明。
[0034] 如图1所示,本发明提供一种浅层沙土渗透系数测量系统,包括竖管、传感器、中央控制器、通讯模块和数据处理模块,其中,竖管可采用PVC管,根据需测量不同方向的渗透系数,其形状可有所不同,所述竖管设于待测量的沙土层中;传感器设于竖管内,用于在中央控制器的控制下感测竖管内的水位变化,在本实施例中,可采用高精度高灵敏度的压力传感器,其分辨速度为1次每秒,精度达士0. 05% FS以上,其可直接获取竖管中的水压数据,并通过通讯模块传送至数据处理模块;由于计算渗透系数需要的参数是竖管中的水位, 因此数据处理模块将压力传感器获取的电信号转换成相应的水压信号后,利用压力公式换算为此刻竖管中的水位,并计算沙土的渗透系数。
[0035] 再请参考图5所示,是本发明提供的基于前述浅层沙土渗透系数的测量系统的测量方法,包括如下步骤:
[0036] (1)根据所需测量的渗透系数的方向,选择不同形状的竖管置入沙土层中,该竖管所处的深度即为所需测量渗透系数的深度;
[0037] 配合附图所示,当需要测量垂向渗透系数时,可选用直管形竖管(见图2),当需要测量水平向渗透系数时,可选用直角形竖管(见图3),当需要测量与水平面成45°角方向的渗透系数时,可选用45°角形竖管(见图4)。
[0038] 一般来说,当待测沙土层较浅时,为防止破坏沙土层的原有结构,提高渗透系数的测量精度,可直接将竖管插入沙土层中;而当待测沙土层较深时,可在待测位置线挖一小坑,然后将竖管插入,再将竖管周围填埋结实。
[0039] (2)将传感器置入竖管中,并快速向该竖管中注满水,此时传感器会感测竖管中的数据变化值,并最终获取竖管中的水位;
[0040] 在本实施例中,可采用压力传感器探测竖管中的水压变化值,并根据下式将水压
换算为此时竖管中的水位: , ρ
[0041]
Figure CN102435540AD00051
[0042] 其中,h为相对于水平面的水位高度,ρ为测得的水压值,P为水的密度,g为重力加速度。
[0043] (3)将前述水位数据代入沙土竖管试验模型的表达式,计算得到浅层沙土的渗透系数:
[0044]
Figure CN102435540AD00052
[0045] 其中,K为沙土层的渗透系数,L为竖管内沙土的长度,IllA2分别为竖管中、和t2 时刻相对于水平面的水位高度值。
[0046] 需要说明的是,竖管中水位相对于水平面的高度,可根据压力传感器的放置高度, 再进行折算,公式如下:
[0047] h = H+h0
[0048] 其中,h为相对于水平面的水位高度,H为相对于压力传感器的水位高度,h0为压力传感器相对于水平面的高度。
[0049] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种浅层沙土渗透系数测量系统,其特征在于:包括竖管、传感器、中央控制器、通讯模块和数据处理模块,其中,竖管设于待测量的沙土层中,传感器设于竖管内,在中央控制器的控制下感测竖管内的数据变化值,并通过通讯模块传送至数据处理模块;数据处理模块根据传感器的感测数据计算获得浅层沙土的渗透系数。
2.如权利要求1所述的浅层沙土渗透系数测量系统,其特征在于:所述竖管为直管形、 直角形或45°角形。
3.如权利要求1所述的浅层沙土渗透系数测量系统,其特征在于:所述传感器为压力传感器,将感测竖管内的压力变化值通过通讯模块传送至数据处理模块。
4. 一种基于如权利要求1所述的浅层沙土渗透系数测量系统的测量方法,其特征在于包括如下步骤:(1)根据所需测量的渗透系数的方向,选择不同形状的竖管置入沙土层中,该竖管所处的深度即为所需测量渗透系数的深度;(2)快速向竖管中注满水,实时采集竖管中的水位数据,并根据下述沙土竖管试验模型的表达式计算沙土层的渗透系数:
Figure CN102435540AC00021
其中,K为沙土层的渗透系数,L为竖管内沙土的长度,hp h2分别为竖管中、和t2时刻相对于水平面的水位高度值。
5.如权利要求4所述的浅层沙土渗透系数测量方法,其特征在于:所述步骤(1)中,当需要测量垂向渗透系数时,采用直管形竖管;当需要测量水平向渗透系数时,采用直角形竖管;当需要测量与水平面成45°角方向的渗透系数时,采用45°角形竖管。
6.如权利要求4所述的浅层沙土渗透系数测量方法,其特征在于所述步骤(1)中,当待测沙土层较浅时,直接将竖管插入沙土层中;当待测沙土层较深时,在待测位置线挖一小坑,然后将竖管插入,再将竖管周围填埋结实。
7.如权利要求4所述的浅层沙土渗透系数测量方法,其特征在于所述步骤(2)中,采集竖管中水位数据的方法为:将压力传感器置入竖管中,并快速向该竖管中注满水,压力传感器实时探测竖管中的水压变化值,并根据下式将水压换算为此时竖管中的水位:
Figure CN102435540AC00022
其中,H为相对于压力传感器的水位高度;ρ为测得的水压值;P为水的密度;g为重力加速度。
CN2011103394209A 2011-10-31 2011-10-31 浅层沙土渗透系数测量系统及测量方法 Pending CN102435540A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103394209A CN102435540A (zh) 2011-10-31 2011-10-31 浅层沙土渗透系数测量系统及测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103394209A CN102435540A (zh) 2011-10-31 2011-10-31 浅层沙土渗透系数测量系统及测量方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102435540A true CN102435540A (zh) 2012-05-02

Family

ID=45983716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011103394209A Pending CN102435540A (zh) 2011-10-31 2011-10-31 浅层沙土渗透系数测量系统及测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102435540A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103234884A (zh) * 2013-04-03 2013-08-07 河海大学 一种河床浅层沉积物垂向渗透系数测试装置及方法
CN105651664A (zh) * 2014-11-18 2016-06-08 交通运输部公路科学研究所 一种自动测量路面渗水系数的方法及装置
CN106525682A (zh) * 2016-10-26 2017-03-22 中国地质大学(北京) 一种原位测定沉积物垂向渗透系数的方法及实验装置
CN108120663A (zh) * 2017-12-20 2018-06-05 北京林业大学 一种土壤渗透系数的测定装置及其组建方法
CN110031380A (zh) * 2019-05-21 2019-07-19 科利尔环保科技有限责任公司 一种现场无损测量多孔混凝土渗透速率的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101949818A (zh) * 2010-09-15 2011-01-19 上海岩土工程勘察设计研究院有限公司 岩土渗透特性的自动检测计量装置及方法
CN201852769U (zh) * 2010-11-23 2011-06-01 北京师范大学 一种测量泥炭土壤渗透系数的装置
CN202002869U (zh) * 2011-03-23 2011-10-05 上海市城市建设设计研究院 一种测量土样的渗透液位的光控装置
CN102221391A (zh) * 2011-03-23 2011-10-19 上海市城市建设设计研究院 一种测量土样的渗透液位的光控装置
CN202281742U (zh) * 2011-10-31 2012-06-20 河海大学 浅层沙土渗透系数测量系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101949818A (zh) * 2010-09-15 2011-01-19 上海岩土工程勘察设计研究院有限公司 岩土渗透特性的自动检测计量装置及方法
CN201852769U (zh) * 2010-11-23 2011-06-01 北京师范大学 一种测量泥炭土壤渗透系数的装置
CN202002869U (zh) * 2011-03-23 2011-10-05 上海市城市建设设计研究院 一种测量土样的渗透液位的光控装置
CN102221391A (zh) * 2011-03-23 2011-10-19 上海市城市建设设计研究院 一种测量土样的渗透液位的光控装置
CN202281742U (zh) * 2011-10-31 2012-06-20 河海大学 浅层沙土渗透系数测量系统

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103234884A (zh) * 2013-04-03 2013-08-07 河海大学 一种河床浅层沉积物垂向渗透系数测试装置及方法
CN103234884B (zh) * 2013-04-03 2015-06-03 河海大学 一种河床浅层沉积物垂向渗透系数测试装置及方法
CN105651664A (zh) * 2014-11-18 2016-06-08 交通运输部公路科学研究所 一种自动测量路面渗水系数的方法及装置
CN106525682A (zh) * 2016-10-26 2017-03-22 中国地质大学(北京) 一种原位测定沉积物垂向渗透系数的方法及实验装置
CN108120663A (zh) * 2017-12-20 2018-06-05 北京林业大学 一种土壤渗透系数的测定装置及其组建方法
CN108120663B (zh) * 2017-12-20 2020-03-06 北京林业大学 一种土壤渗透系数的测定装置及其组建方法
CN110031380A (zh) * 2019-05-21 2019-07-19 科利尔环保科技有限责任公司 一种现场无损测量多孔混凝土渗透速率的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pirone et al. In situ monitoring of the groundwater field in an unsaturated pyroclastic slope for slope stability evaluation
Post et al. Hydraulic head measurements—new technologies, classic pitfalls
Watlet et al. Imaging groundwater infiltration dynamics in the karst vadose zone with long-term ERT monitoring
CN102435540A (zh) 浅层沙土渗透系数测量系统及测量方法
Leung et al. Field monitoring of an unsaturated saprolitic hillslope
Bhamjee et al. Ephemeral stream sensor design using state loggers
Rau et al. Error in hydraulic head and gradient time-series measurements: a quantitative appraisal
CN102183447A (zh) 一种含水层渗透系数测试系统和测试方法
Askarinejad et al. A novel technique to monitor subsurface movements of landslides
CN105369812A (zh) 悬挂式止水帷幕下基坑定流量抽水的承压水位确定方法
CN107102378B (zh) 利用孔压静力触探测定承压含水层水位与水头高度的方法
CN202281742U (zh) 浅层沙土渗透系数测量系统
CN106248038B (zh) 滑坡表面倾斜角转化为位移的方法
CN108680483B (zh) 一种土体原位渗透系数测量装置及测试方法
CN105386430A (zh) 一种止水帷幕作用下止水帷幕两侧水位差的确定方法
Harvey et al. Measurement of hydraulic properties in deep lake sediments using a tethered pore pressure probe: Applications in the Hamilton Harbour, western Lake Ontario
CN206496756U (zh) 基坑沉降监测仪
CN106645639B (zh) 一种定量测定沙丘向丘间地水分供给量的观测装置及方法
CN106646668B (zh) 一种雷达测井标准井模型的建立方法
CN106840087A (zh) 用于孔压分布测量的沉降柱试验仪及试验方法
Loukidis et al. Classification, soil-water characteristic curve and swelling/collapse behaviour of the Nicosia marl, Cyprus
Sosna et al. Exploration of a granite rock fracture system using a TV camera
CN212078177U (zh) 一种雨水观察井及雨水花园
CN207457020U (zh) 一种低渗透性含水层渗透系数参量的虹吸测量装置
CN207380033U (zh) 一种气囊式张力计

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120502