CN104297132B - 一种测试多层土工布垂直渗透系数的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试多层土工布垂直渗透系数的试验装置，包括进水管、储水量筒a、渗流室、储水量筒b和连通管，进水管与储水量筒a上部连接，储水量筒a顶部设有排气孔a，储水量筒b上部设有排水孔，渗流室侧壁下部通过连通管与储水量筒b底部连通，该装置还包括密封装置，储水量筒a下部与密封装置上部固定连接，渗流室的上部与密封装置下部固定连接；渗流室内依次紧贴放置多个圆环状土工布台架，土工布台架的上、下部固定有土工布；储水量筒a的侧壁上部设有溢流孔、内壁下部设有温度计、外壁设有标准刻度。本发明可根据试验土工布类型调节适宜水头差，对单层或多层土工布进行垂直渗透系数测试，测试精度高、操作简单方便、整体稳定性好。

Description

一种测试多层土工布垂直渗透系数的试验装置

技术领域

本发明涉及测试土工织物透水性能的仪器，特别是一种测试多层土工布垂直渗透系数的试验装置。

背景技术

采用垂直渗透系数试验装置对土工布及其有关产品（由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性不同的土工合成材料，如有纺土工布、无纺土工布、编织土工布、复合土工布等）的透水性能进行测试，是研究各类别土工布在工程应用中的隔离性、反滤性、排水性、防护性及密封性等的一种重要手段，以确定其工程适用性，做到节约材料、降低投资以及对原材料的有效利用。

现有土工布垂直渗透系数试验装置主要用于测试单层土工布在固定水头差作用下的渗透特性，而实际工程中为加强土工布的隔离或防护效果，往往采用多层叠合使用，其渗透系数不能简单的通过单层土工布垂直渗透系数累加计算，渗透系数测试不准确将极大地影响实际应用效果，甚至危害工程安全。如隧道工程中衬砌背后使用的多层土工布，若渗透系数测试不准确将导致其布设不合理，衬砌承受过大的外水压力而造成安全隐患。另外，在水头差不变的情况下，针对同一种土工布测试的结果误差大，如对渗透性弱的土工布进行测试，采用100mm和500mm两种不同水头差所得的渗透系数差异较大，其主要原因在于水压对渗透作用的影响，为了使测试结果准确可信，需采用多种水头差进行测试并分析数据。因而需要设计这样一种装置，能够方便灵活的实现对多层土工布在不同水头差作用下进行垂直渗透系数测试。

中国专利ZL200620045573.7公开了一种垂直渗透仪。该专利所述垂直渗透仪由渗透室、加压装置、出水管、土工布固定架等构成，进水室与加压装置连通，出水室与出水管连通，通过对加压装置设定，使进水室和出水室之间形成的压差恒定，再将需测试的土工布固定在进水室和出水室之间的土工布固定架上进行试验，通过测量出水管流出的水量换算出土工布的透水性。

上述现有垂直渗透仪存在有如下不足：

1、试验只能对单层土工布进行垂直渗透系数测试——试验依靠法码重量带动土工布固定架上方的压块对土工布进行固定，但对于多层土工布，只有各层均保持密贴平整时其测量数据才能准确，需采用较大重量的法码，而考虑仪器的承载能力和稳定性显然无法满足要求。

2、试验不能忽视渗透室的边界渗水效应，将严重影响试验结果——该仪器进行渗透试验时，由于土工布具有一定的阻水性，水进入渗透室后易从土工布边缘与渗透室侧壁间的空隙流出，而未按试验要求的渗流路径垂直通过土工布，使得出水管流出的水量偏大，换算出的土工布渗透系数失真。

3、渗透室下方无放气阀，试验水压差难以稳定——该仪器进行试验过程中，需保证进水室和出水室之间形成的压差恒定，但在法码带动压块固定土工布和进水室的水流入渗透室时，易形成气泡无法排除，造成试验过程中压差难以恒定，影响试验结果的可靠性。

4、水头差无法改变影响精度——由于水压对渗透试验的影响较大，渗透性能不同的土工布需采用不同的水头差进行测试，而该仪器在试验过程中水头差无法调节，试验结果误差大。

发明内容

本发明的目的是要克服现有土工布垂直渗透仪的缺陷，提供一种测试多层土工布垂直渗透系数的试验装置，能够方便、快捷、准确地测试单层或多层土工布的渗透系数，并根据土工布的渗透性能选择适宜的水头差进行测试以得到更加可靠的试验结果，减少水压作用和边界渗水效应对试验精度的影响。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种测试多层土工布垂直渗透系数的试验装置，包括进水管、储水量筒a、渗流室、储水量筒b和连通管，所述进水管一端连通水源、另一端与储水量筒a上部连接，储水量筒a顶部设有排气孔a，储水量筒b上部设有排水孔，渗流室侧壁下部通过连通管与储水量筒b底部连通，该装置还包括密封装置，所述的储水量筒a下部与密封装置上部固定连接，渗流室的上部与密封装置下部固定连接；所述渗流室内依次紧贴放置多个相同的圆环状土工布台架，土工布台架的上、下部固定有土工布；所述储水量筒a的侧壁上部设有溢流孔、内壁下部设有温度计、外壁设有标准刻度。

进一步的，所述储水量筒a侧壁固定有水头差控制仪，水头差控制仪内均匀布置多个滑槽，储水量筒b外壁上部与排水孔等高且对称布置有内滑移组件，内滑移组件可在于滑槽内滑动和固定。

更进一步的，所述渗流室上部和下部分别设有排气孔b和排气孔c。

优选的，所述进水管上设有调水阀。

具体的，所述密封装置下部设置在渗流室上部内，密封装置的底部与最上端的土工布台架的上端面相抵，密封装置上部外缘和渗流室上部外缘均设有翼板，密封装置的翼板和渗流室的翼板通过对称布置的四组螺栓连接，所述密封装置下部外壁设有两环橡胶止水圈a、底部与最上端的土工布台架的上端面之间设有一环橡胶止水圈b。

作为本发明的进一步优选方案，所述每个土工布台架上、下部和侧壁均设有橡胶止水圈的卡槽，土工布台架上和下部的卡槽内设有橡胶止水圈b，土工布台架侧壁的卡槽内设有橡胶止水圈a。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、由于本发明在渗流室内设置了10个土工布台架，可根据试验需求，对单层或多层土工布进行垂直渗透系数测试，对多层土工布试验时，可采用不同材料和型号的土工布进行试验，测试其复合渗透系数，拓展了本装置的适用范围；

2、本发明在密封装置和渗流室连接缝隙处、土工布台架之间以及土工布台架侧壁与渗流室内壁之间的缝隙处均设置了橡胶止水圈，增强了试验装置的密封止水效果，换言之，也保证了试验正确的渗流路径，这样就避免了边界渗水效应对试验结果的影响；

3、本发明设置了水头差控制仪和内滑移组件，能够根据试验土工布类型调节适宜的水头差ΔH，确保了试验的合理性，同时，在同一组试验中，可利用多组试验水头差进行测试并分析结果，这样就保证了渗透试验结果的准确性；

4、本发明在储水量筒和渗流室的合理位置设置了排气孔，可将土工布台架安装过程中产生的气泡、土工布压实不平整产生的气泡和多层土工布之间的空气间隙等排出，减小气压对出水流量的影响；

5、本发明利用安置在储水量筒内壁的温度计和储水量筒外壁的标准刻度，在试验中方便、准确地读取试验水温和水头差，确保了试验精度和可靠性；

6、本发明可应用于隧道工程、基础工程、道路工程、边坡工程、园林绿化工程等多个工程领域，经济效益显著。

附图说明

图1 是本发明实施例的结构示意图

图2 是本发明实施例的剖视图；

图3 是本发明实施例的密封系统与渗流室连接处结构示意图；

图4 是本发明实施例的土工布台架结构示意图；

图5 是本发明实施例的水头差控制仪与储水量筒b连接处结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1、图2、图5所示的一种测试多层土工布垂直渗透系数的试验装置，包括进水管2、储水量筒a5、渗流室14、储水量筒b9和连通管12，进水管2一端连通水源、另一端与储水量筒a5上部连接，外部水源为连续供应的恒定水源，进水管2上设有调水阀3，储水量筒a5顶部设有排气孔a1，储水量筒b9上部设有排水孔8，渗流室14侧壁下部通过连通管12与储水量筒b9底部连通，该装置还包括密封装置17，储水量筒a5下部与密封装置17上部固定连接，渗流室14的上部与密封装置17下部固定连接；渗流室14内依次紧贴放置10个相同的圆环状土工布台架21，土工布台架21的上、下部固定有土工布20；储水量筒a5的侧壁上部设有溢流孔4、内壁下部设有温度计16、外壁设有标准刻度7。储水量筒a5侧壁固定有水头差控制仪6，水头差控制仪6内均匀布置多个滑槽10，储水量筒b9外壁上部与排水孔8等高且对称布置有内滑移组件22，内滑移组件22可在于滑槽10内滑动和固定，储水量筒a5作用是收集并储存来水，避免来水直接冲击渗流室14中的土工布20形成较大的动水头，从而影响试验结果的准确性，溢流孔4与排水孔8之间（也即是标准刻度7的零刻度线与内滑移组件22之间）的垂直高度差值即试验水头差ΔH，根据试验过程中溢流孔4的溢流水量调节调水阀3，从而控制试验进水量，试验中只要溢流孔4有稳定溢流，即可确定稳定水头已经形成，储水量筒a5内壁设有温度计16，可方便读取试验水温，确保了试验精度和可靠性，储水量筒a5外壁设有标准刻度7，标准刻度7的零刻度线与溢流孔4的中心位于同一水平线上，其刻度值从上到下依次增大，储水量筒a5顶部设有排气孔a1，保证试验过程中储水量筒a5内、外气压相等，通过测量储水量筒b9上部排水孔8排出的水量即可计算出土工布垂直渗透系数。

进一步的，如图1、2所示，渗流室14上部和下部分别设有排气孔b13和排气孔c15，可将土工布台架21安装过程中产生的气泡、土工布20压实不平整产生的气泡和多层土工布20之间的空气间隙等排出，减小气压对出水流量的影响。

更进一步的，如图3所示，密封装置17下部设置在渗流室14上部内，密封装置17的底部与最上端的土工布台架21的上端面相抵，密封装置17上部外缘和渗流室14上部外缘均设有翼板，密封装置17的翼板和渗流室14的翼板通过对称布置的四组螺栓11连接，密封装置17下部外壁设有两环橡胶止水圈a18、底部与最上端的土工布台架21的上端面之间设有一环橡胶止水圈b19，以保证水不从密封系统与渗流室14的连接缝隙流出，密封装置17翼板和渗流室14翼板通过对称布置的四组螺栓11连接，螺栓11连接便于换取渗流室14内的土工布20。

具体的，如图4中，每个土工布台架21上、下部和侧壁均设有橡胶止水圈的卡槽23，土工布台架21上和下部的卡槽23内设有橡胶止水圈b19，土工布台架21侧壁的卡槽23内设有橡胶止水圈a18。土工布台架21上、下部可根据试验需求放置单层或多层土工布20，利用橡胶止水圈b19连接卡槽23，即可使土工布20边缘与土工布台架21密贴，橡胶止水圈b19既可固定土工布20，同时也防止试验中水横向串流，以保证渗流路径的准确性。土工布台架21侧壁的卡槽23内安置橡胶止水圈a18，防止试验中水在土工布台架21侧壁与渗流室14内壁之间的缝隙流动。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种测试多层土工布垂直渗透系数的试验装置，包括进水管（2）、储水量筒a（5）、渗流室（14）、储水量筒b（9）和连通管（12），所述进水管（2）一端连通水源、另一端与储水量筒a（5）上部连接，储水量筒a（5）顶部设有排气孔a（1），储水量筒b（9）上部设有排水孔（8），渗流室（14）侧壁下部通过连通管（12）与储水量筒b（9）底部连通，其特征在于：该装置还包括密封装置（17），所述的储水量筒a（5）下部与密封装置（17）上部固定连接，渗流室（14）的上部与密封装置（17）下部固定连接；所述渗流室（14）内依次紧贴放置多个相同的圆环状土工布台架（21），土工布台架（21）的上、下部固定有土工布（20）；所述储水量筒a（5）的侧壁上部设有溢流孔（4）、内壁下部设有温度计（16）、外壁设有标准刻度（7）,所述储水量筒a（5）侧壁固定有水头差控制仪（6），水头差控制仪（6）内均匀布置多个滑槽（10），储水量筒b（9）外壁上部与排水孔（8）等高且对称布置有内滑移组件（22），内滑移组件（22）可在滑槽（10）内滑动和固定，所述渗流室（14）上部和下部分别设有排气孔b（13）和排气孔c（15）。

2.根据权利要求1所述的测试多层土工布垂直渗透系数的试验装置，其特征在于：所述进水管（2）上设有调水阀（3）。

3.根据权利要求1所述的测试多层土工布垂直渗透系数的试验装置，其特征在于：所述密封装置（17）下部设置在渗流室（14）上部内，密封装置（17）的底部与最上端的土工布台架（21）的上端面相抵，密封装置（17）上部外缘和渗流室（14）上部外缘均设有翼板，密封装置（17）的翼板和渗流室（14）的翼板通过对称布置的四组螺栓（11）连接，所述密封装置（17）下部外壁设有两环橡胶止水圈a（18）、底部与最上端的土工布台架（21）的上端面之间设有一环橡胶止水圈b（19）。

4.根据权利要求1或3所述的测试多层土工布垂直渗透系数的试验装置，其特征在于：所述每个土工布台架（21）上、下部和侧壁均设有橡胶止水圈的卡槽（23），土工布台架（21）上和下部的卡槽（23）内设有橡胶止水圈b（19），土工布台架（21）侧壁的卡槽（23）内设有橡胶止水圈a（18）。