CN103822863A - 应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器，包括可拼接标尺杆(1)、浮子系统(2)以及固定三脚架(3)，所述的可拼接标尺杆(1)设置在固定三脚架(3)上，所述的浮子系统(2)连接在可拼接标尺杆(1)底部；检测时，在待检测土体上钻孔，并将浮子系统(2)插入所述孔内，向该孔中注水，浮子系统(2)在水的浮力下上浮，通过可拼接标尺杆(1)测量浮子系统(2)的上浮高度，同时计量浮子系统(2)的上浮时间，从而得出待检测土体的渗透系数。与现有技术相比，本发明可以应用于现场钻孔注水时读取水位变化进而测定土体渗透系数，具有便于携带和操作、经济性强、读数精确和实用性强等优点。

Description

应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器

技术领域

本发明属工程地质勘察领域，尤其是涉及一种现场钻孔注水时读取水位变化进而测定土体渗透系数的仪器。

背景技术

在野外实地勘探、土石坝、水闸、地下防渗墙等工程中，对建筑物地基土体及基岩风化层，以及本身以土作材料和防渗体的堤防及大坝坝体，常用渗透系数K对其进行渗透性及渗透稳定性分析评价。因此，在工程地质勘察中需运用一定的方法来获取渗透性指标。

钻孔注水试验是野外测定岩土层渗透性的一种比较简单而有效的方法。钻孔注水试验是用人工抬高水头，向钻孔内注入清水，测定岩土体渗透性的一种原位试验方法。适用于水平分布宽度较大、均一或较均一的岩土层，试段长度不宜>5m，可采用栓塞或套管脚粘土等止水方法。对于不能进行抽水试验和压水试验，取原状样进行室内试验又比较困难的松散岩土体尤为适用。它可以在钻探过程中选定试验士层进行试验，可以节省大量的工程量和时间。

发明内容

本发明的目的就是针对野外或施工现场测定岩土渗透系数的问题，提出一种快捷、方便、准确的应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器，其特征在于，包括可拼接标尺杆、浮子系统以及固定三脚架，所述的可拼接标尺杆设置在固定三脚架上，所述的浮子系统连接在可拼接标尺杆底部；检测时，在待检测土体上钻孔，并将浮予系统插入所述孔内，向该孔中注水，浮子系统在水的浮力下上浮，通过可拼接标尺杆测量浮子系统的上浮高度，同时计量浮子系统的上浮时间，从而得出待检测土体的渗透系数。

所述的可拼接标尺杆是由多根读数标尺杆和延长标尺杆拼接而成的空心铝合金圆杆。

所述的读数标尺杆和延长标尺杆上下端均设有螺纹，多根读数标尺杆之间通过螺纹连接，并在其底部连接多根延长标尺杆。

所述的读数标尺杆设有1～2根，所述的延长标尺杆设有5～6根，根据钻孔深度和注水后水位高度选择合适数量的读数标尺杆和延长标尺杆连接以达到所需长度。

所述的可拼接标尺杆的直径为20mm，所述的读数标尺杆上标有最小分度为lmm的刻度，每根读数标尺杆或延长标尺杆长度均为1010mm，上端设有内螺纹，下端设有外螺纹，有效长度为1000mm，下部螺纹连接长度为10mm。

所述的浮子系统为一上部带有突起螺纹连接装置的聚乙烯空心浮球，浮球直径为40mm，可浮于水面上，随水位升降而升降，用于标定水面位置，并与可拼接标尺杆下端螺纹拼接组合。

所述的固定用三脚架由可以折叠和展开的三脚架、装于三脚架上的两个圆环组成，两个圆环沿铅垂线方向上下设置，可拼接标尺杆穿过两个圆环，以防止标尺杆倾斜，造成误差，上面的圆环用于读数，在实际使用中可配合气泡水平仪进行调平以确保精度。

所述的三脚架展开后通过气泡水平仪调平使整个装置固定在平面内。

本发明的有益效果：

本发明是一种新型的应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器，可以更为快捷、方便、准确的测定注水后钻孔中水位的变化。本发明可用于工程地质勘查获取土体的渗透性指标，对土石坝、水闸、地下防渗墙等工程的渗透稳定性评价具有较高的实用价值。

附图说明

图1为本发明仪器结构示意图；

图2为可拼接标尺杆连接示意图；

图3为可拼接标尺杆与浮子连接示意图；

图4为固定三脚架示意图；

图5为本发明仪器使用状态图。

图中标识，1可拼接标尺杆、2固定三脚架、21上圆环、22下圆环、3浮子系统、4内螺纹、5外螺纹、6浮球、61突起螺纹、7土层、8地下水。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器，包括可拼接标尺杆1、浮子系统2以及固定三脚架3，所述的可拼接标尺杆1设置在固定三脚架3上，所述的浮子系统2连接在可拼接标尺杆1底部；

所述的可拼接标尺杆1是由1～2根读数标尺杆和5～6根延长标尺杆拼接而成的直径为20mm空心铝合金圆杆。根据钻孔深度和注水后水位高度选择合适数量的读数标尺杆和延长标尺杆连接以达到所需长度。

所述的读数标尺杆和延长标尺杆上端设有内螺纹11，下端设有外螺纹12，多根读数标尺杆之问通过螺纹连接，并在其底部连接多根延长标尺杆。所述的读数标尺杆上标有最小分度为lmm的刻度，每根读数标尺杆或延长标尺杆长度均为1010mm，有效长度为1000mm，下部螺纹连接长度为10mm。

所述的浮子系统2为一上部带有突起螺纹61连接装置的聚乙烯空心浮球6，浮球6直径为40mm，可浮于水面上，随水位升降而升降，用于标定水面位置，并与可拼接标尺杆1下端螺纹拼接组合。

所述的固定用三脚架3由可以折叠和展开的三脚架、装于三脚架上的两个圆环组成，两个圆环：上圆环21和下圆环22沿铅垂线方向上下设置，可拼接标尺杆1穿过两个圆环，以防止标尺杆倾斜，造成误差，上面的圆环用于读数，在实际使用中可配合气泡水平仪进行调平以确保精度。所述的三脚架展开后通过气泡水平仪调平使整个装置固定在平面内。

检测时，在待检测土层7上钻孔，并将浮子系统2插入所述孔内，浮球6浮于地下水8上，向该孔中注水，浮子系统2在水的浮力下上浮，通过可拼接标尺杆1测量浮子系统2的上浮高度，同时计量浮子系统2的上浮时间，从而得出待检测土体的渗透系数。

根据上海水务局官方提供的2007年上海水资源公报，上海市外环线以内地区，第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V承压含水层地下水位依次分别在-4.28～-4.82米、-4.33～-5.21米、-24.69～-26.78米、-27.23～-38.11米范围内。外环线以外地区，陆域的奉贤区、南汇区和松江区等地区的地下水位较高，第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ承压含水层水位依次在-2.82～-5.54米、-3.10～-5.62米、-10.45～-19.31米范围内；金山区则较低，第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ承压含水层地下水位分别为-19.32米、-38.50米、-38.82米左右。岛域的崇明县第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V承压含水层水位较高，依次分别在1.41～0.10米、1.21～-2.47米、-2.01～-24.18米、-22.11～-33.42米范围内。根据这一数据，6根延长标尺杆拼接后最大长度可达6m，完全可以满足上海地区的勘测需求。

根据中华人民共和国水利部2007年11月发布的《水利水电工程注水试验规程(SL345-2007)》(以下简称《规程》)的相关规定钻孔至地下水位后，在钻孔点展开三脚架3并调平，然后根据钻孔深度和注水后水位高度选定可拼接标尺杆1，其中读数标尺杆位于上方，将可拼接标尺杆1穿过三脚架3上两个圆环后拼接浮子系统2并继续下放，待浮球6自然悬浮于水面上时，读出这时的地下水位读数Hd，Hd为三脚架3上侧圆环所对应的刻度，与此同时开始计时；然后按照《规程》的相关规定注水，读出注水后的的水位读数Ha1和此时计时器的读数t1，并计算得此时的试验水头Hi=Ha1-Hd；按《规程》6.2.3的规定观测水位的变化，并读出试验结束时的水位读数Ha2和计时器读数t2，计算得此时的试验水头H2=Ha2-Hd。

根据《规程》对于钻孔降水头注水试验的规定，根据钻孔内水头Ht下降与延续时间t的关系，渗透系数K按下式计算：

$K={\frac{0.0523r}{A}}^2\frac{\ln \frac{H_1}{H_2}}{t_2-t_1}$

式中：K为试验岩土层的渗透系数(cm／s)；H1、H2为在试验时间t1、t2(min)时的试验水头(cm)，已在试验过程中读出并记录；r为注水套管内半径(cm)；A为试验段及注水管形状系数(Cm)，按《规程》中附录B选用。

由此可见，本发明提供的应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器具有较大的工程价值。

本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器，其特征在于，包括可拼接标尺杆(1)、浮子系统(2)以及固定三脚架(3)，所述的可拼接标尺杆(1)设置在固定三脚架(3)上，所述的浮子系统(2)连接在可拼接标尺杆(1)底部；检测时，在待检测土体上钻孔，并将浮子系统(2)插入所述孔内，向该孔中注水，浮子系统(2)在水的浮力下上浮，通过可拼接标尺杆(1)测量浮子系统(2)的上浮高度，同时计量浮子系统(2)的上浮时间，从而得出待检测土体的渗透系数。

2.根据权利要求1所述的一种应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器，其特征在于，所述的可拼接标尺杆(1)是由多根读数标尺杆和延长标尺杆拼接而成的空心铝合金圆杆。

3.根据权利要求2所述的一种应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器，其特征在于，所述的读数标尺杆和延长标尺杆上下端均设有螺纹，多根读数标尺杆之间通过螺纹连接，并在其底部连接多根延长标尺杆。

4.根据权利要求2或3所述的一种应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器，其特征在于，所述的读数标尺杆设有1～2根，所述的延长标尺杆设有5～6根，根据钻孔深度和注水后水位高度选择合适数量的读数标尺杆和延长标尺杆连接以达到所需长度。

5.根据权利要求2或3所述的一种应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器，其特征在于，所述的可拼接标尺杆(1)的直径为20mm，所述的读数标尺杆上标有最小分度为1mm的刻度，每根读数标尺杆或延长标尺杆长度均为1010mm，上端设有内螺纹，下端设有外螺纹，有效长度为1000mm，下部螺纹连接长度为10mm。

6.根据权利要求1所述的一种应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器，其特征在于，所述的浮子系统(2)为一上部带有突起螺纹连接装置的聚乙烯空心浮球(6)，浮球(6)直径为40mm，可浮于水面上，随水位升降而升降，用于标定水面位置，并与可拼接标尺杆(1)下端螺纹拼接组合。

7.根据权利要求1所述的一种应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器，其特征在于，所述的固定用三脚架(3)由可以折叠和展开的三脚架、装于三脚架上的两个圆环组成，两个圆环沿铅垂线方向上下设置，可拼接标尺杆(1)穿过两个圆环，上面的圆环用于读数。

8.根据权利要求7所述的一种应用于现场钻孔注水测定土体渗透系数的仪器，其特征在于，所述的三脚架展开后通过气泡水平仪调平使整个装置固定在平面内。

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