CN105158143A - 土工合成材料垂直渗透系数测定仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土工合成材料垂直渗透系数测定仪,其包括一试样扣压部件、一容器室及一集水槽。试样扣压部件具有一扣压底板、一横向连接杆及一竖向连接杆。容器室的底部中央开设有上下贯通的装样孔，容器室底部上表面设置有环形凹槽，环形凹槽的形状及位置与扣压底板相适配，环形凹槽上放置有一环形橡胶圈，横向连接杆固定于容器室顶部并以螺纹连接件锁定。集水槽放于容器室外部，其具有内槽和外槽，所述内槽注满水且内槽水位高于容器室底部，土工合成材料待测试样由试样扣压部件压紧固定于容器室底部及环形橡胶圈之上。本发明的土工合成材料垂直渗透系数测定仪装样方便，可以一人独立完成，工作效益比使用传统垂直渗透系数测定仪大大提高。

Description

土工合成材料垂直渗透系数测定仪

技术领域

本发明涉及土工合成材料检测技术领域。

背景技术

近年来，土工合成材料作为一种新型的岩土工程材料，在国际上被称为继钢材、水泥、木材三大建材后的“第四大建筑材料”，在港口码头、水利、水电、铁路、公路、机场、软基处理、环保工程等建筑领域得到广泛应用。其主要功能有：过滤作用、透水作用、隔离作用、加筋作用、防护作用和防渗作用。根据国家标准《土工布及其有关产品无负荷垂直渗透特性的测定》(GB/T15789-2005)的要求，对土工布及其有关产品测定垂直渗透系数，以评定土工布及其有关产品在工程应用中透水水性能。市场上现有的此类测试仪器，存在装样困难，容易渗漏，耗时费力，工作效益低，试验效果不理想等种种问题。

发明内容

本发明的目的是克服传统土工合成材料垂直渗透测试仪器装样困难、容易渗漏的技术不足，提供一种装样方便、节省人力、成本低，适用于土工合成材料垂直渗透系数测定的测试仪器。

为实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：

土工合成材料垂直渗透系数测定仪,其包括一试样扣压部件、一用于容纳所述试样扣压部的容器室及一用于盛接从容器室底部流出的渗透水的集水槽，

所述试样扣压部件具有一扣压底板、一横向连接杆及一竖向连接杆，横向连接杆通过一位于其下方的旋固螺母承托于竖向连接杆上部，竖向连接杆支撑于扣压底板之上，扣压底板中央开设有中央穿孔；

所述容器室具有可用于储水的腔室，容器室在其中一侧壁设有进水管接口，在相对的侧壁设有出水管接口，容器室的底部中央开设有上下贯通的装样孔，容器室底部上表面设置有环形凹槽，环形凹槽的形状及位置与扣压底板相适配，环形凹槽上放置有一环形橡胶圈，所述横向连接杆固定于容器室顶部并以螺纹连接件锁定；

所述集水槽放于容器室外部，其具有可容纳容器室的内槽和套于内槽之外的外槽，所述内槽注满水且内槽水位高于容器室底部，外槽用于收集从容器室渗透过试样而进入内槽后溢出的水，外槽侧壁设置有一水管接头，该水管接头外接排水管；

土工合成材料待测试样由试样扣压部件压紧固定于容器室底部及环形橡胶圈之上。

所述横向连接杆在靠近其两末端处分别设置有一U型卡槽，两个U型卡槽的开口方向相反，所述容器室顶部设置有连接螺栓，横向连接杆在绕竖向连接杆做平面旋转过程中，两个U型卡槽的开口可同时卡接所述连接螺栓，并由连接螺母将横向连接杆锁定于容器室顶部。

扣压底板的环形上表面设置有三个周向均布的凹孔，竖向连接杆底部设置有三个与凹孔相对应的支脚。

优选地，储水腔室的进水管接口和出水管接口设置于同一高度，距离容器室底部为9～10厘米。

优选地，集水槽的内槽槽顶比容器室底部高出5厘米。

容器室底部架设有支脚，支脚将容器室支撑于集水槽内槽槽底上方，使容器室底部与内槽槽底保持一定的竖直距离。

容器室内液位控制在7～30厘米，试样两侧水位差可控制在2～25厘米。

本发明的土工合成材料垂直渗透系数测定仪装样方便，可以一人独立完成。与传统的相比，使用传统垂直渗透系数测定仪1个工作日(工作时间按1天8小时计)只能做25个样，即1个工作日只能做5组(一组渗透试验需做5个样品)渗透系数试验，而且需要两人配合。使用本发明的扣压式垂直渗透系数测定仪1人1个工作日可以做30个样，1个工作日1人即可完成6组渗透试验，如果2人1个工作日可以完成12组渗透系数试验，工作效益比使用传统垂直渗透系数测定仪提高2.4倍。

附图说明

现结合说明书附图，对本发明的技术方案作进一步地描述。

图1为本发明的扣压板立面结构示意图。

图2为扣压板的横向连接杆俯视图。

图3为扣压板的底板俯视图。

图4为容器室的立面结构示意图。

图5为容器室的俯视结构示意图。

图6为集水槽的立面结构示意图。

图7为本发明装配后的整体结构示意图。

其中：扣压底板1，竖向连接杆2，横向连接杆3，旋固螺母4，支撑柱5，容器室6，支脚7，进水管接口8，出水管接口9，连接螺栓10，容器室底板11，凹槽12，装样孔13，内槽14，外槽15，水管接口16

具体实施方式：

以下仅为本发明的实施范例，不能以此限定本发明的范围。即但凡依本发明申请专利范围所作的非实质性变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

本发明的扣压式土工合成材料垂直渗透系数测定仪,包括如图1所示的试样扣压部件、如图4～5所示的容器室6及图6所示的集水槽14。

试样扣压部件包括一扣压底板1、一横向连接杆3及一竖向连接杆2，横向连接杆3通过旋固螺母固定于竖向连接杆2上部，竖向连接杆2底部设置有三个支脚5。如图3所示，扣压底板1为圆环状，其上表面中央开设有沿同一圆周均布的三个凹孔1.1，用于容纳竖向连接杆底部的三个支脚5。

容器室6具有一储水腔室，容器室的其中一个侧壁设置有进水管接口8，在其相对应的侧壁设置有控制水头差及保持水头差的出水管接口9，容器室的底部中央开设有上下贯通的装样孔13，容器室底部上表面设置有环形凹槽12，环形凹槽12的形状及位置与扣压底板1相对应，环形凹槽12上放置有一环形橡胶圈。

如图2所示，横向连接杆3在靠近其两末端处分别设置有一U型卡槽，两个U型卡槽的开口方向相反。容器室顶部设置有连接螺栓10，转动竖向连接杆，横向连接杆也随之在平面旋转，U型卡槽到达连接螺栓10的位置时，旋转横向连接杆即可使两边的连接螺栓10共同卡进U型卡槽的开口，然后以连接螺母将其旋紧固定，从而使横向连接杆卡紧固定于容器室顶部。

集水槽放置于容器室6底部，用于收集容器室底部从土工合成材料被测试样渗透下来的水。集水槽由内槽14和外槽15构成，容器室通过支脚7支撑于内槽14之中，内槽放置于外槽之中。内槽14的槽顶高于容器室底部5厘米。在容器室6进水之前，内槽14要先注满水。当容器室进水管开始进水时，容器室内的水渗透过待测试样而进入内槽14，使内槽14内的水满溢而出，流入外槽中，外槽侧壁设置有一水管接头，该水管接头外接排水管。内槽先注满水的目的，是使土工合成材料待测试样被事先浸润及去除附在试样的气泡，从而使试样在零负荷状态下接受测试试验，避免了水从容器室流入时对试样造成压力。

具体装配实施方式步骤如下：

1、先将密封橡胶圈放置于容器室底部的环形凹槽内，然后将土工合成材料待测试样(尺寸直径为(120-170)mm)放置于密封橡胶圈之上。试样边沿距离容器室装样孔之间的距离可达35mm，确保试样夹持得更加紧贴，不会发生滑移。

2、将扣压底板1放入容器室5并压于土工合成材料待测试样之上，扣压底板1的中心与容器室5的中心保持一致，扣压底板1嵌于容器室底部的环形凹槽内。放入竖向连接杆，使其三个支脚置于扣压底板1的三个凹孔内。旋转横向连接杆3，使其U型凹槽开口卡接容器室顶部的连接螺栓10，然后以连接螺母将其旋紧固定。再将位于横向连接杆底部的旋固螺母4向上旋紧，从而将横向连接杆上、下锁定。将装配有试样扣压部件的容器室放入集水槽内槽14内。

3、内槽14注满水后，通过进水管接口8向容器室注水，通过出水管接口9的流量来控制容器室内的水位，使试样两侧水位差达到试验所要求的水位差，待水头差控制好及稳定好后，可以开始试验。流量可以用秒表和量筒测定，通过流量的测定来计算得到渗透系数k。

$k=\frac{{\mathrm{VR}}_T}{At}\·\frac{\mathrm{\δ}}{H}$

k——土工布的垂直渗透系数(cm/s)

V——t时间内透过试样的水的体积(cm³)

R_T——T水温时对应的20℃水温校正系数

A——试样过水面积(cm²)

t——达到透过试样水的体积V的时间(s)

δ——土工布试样厚度(cm)

H——土工布试样两侧的水头差(cm)

其中，H为H₁-H₂，H₁是指容器室内的液位高度，H₂是指集水槽内槽液面与容器室底部的高度差，在本发明中H₂取值5cm。

图7为装样完毕后的土工合成材料扣压式垂直渗透测定仪。

Claims (7)

1.土工合成材料垂直渗透系数测定仪,其特征在于：包括一试样扣压部件、一用于容纳所述试样扣压部的容器室及一集水槽，

所述试样扣压部件具有一扣压底板、一横向连接杆及一竖向连接杆，横向连接杆通过一位于其下方的旋固螺母承托于竖向连接杆上部，竖向连接杆支撑于扣压底板之上，扣压底板中央开设有中央穿孔；

所述容器室具有可用于储水的腔室，容器室在其中一侧壁设有进水管接口，在相对的侧壁设有出水管接口，容器室的底部中央开设有上下贯通的装样孔，容器室底部上表面设置有环形凹槽，环形凹槽的形状及位置与扣压底板相适配，环形凹槽上放置有一环形橡胶圈，所述横向连接杆固定于容器室顶部并以螺纹连接件锁定；

所述集水槽放于容器室外部，其具有可容纳容器室的内槽和套于内槽之外的外槽，所述内槽注满水且内槽水位高于容器室底部，外槽用于收集从容器室渗透过试样而进入内槽后溢出的水，外槽侧壁设置有一水管接头，该水管接头外接排水管；

土工合成材料待测试样由试样扣压部件压紧固定于容器室底部及环形橡胶圈之上。

2.根据权利要求1所述的土工合成材料垂直渗透系数测定仪,其特征在于：所述横向连接杆在靠近其两末端处分别设置有一U型卡槽，两个U型卡槽的开口方向相反，所述容器室顶部设置有连接螺栓，横向连接杆在绕竖向连接杆做平面旋转过程中，两个U型卡槽的开口可同时卡接所述连接螺栓，并由连接螺母将横向连接杆锁定于容器室顶部。

3.根据权利要求1所述的土工合成材料垂直渗透系数测定仪,其特征在于：扣压底板的环形上表面设置有三个周向均布的凹孔，竖向连接杆底部设置有三个与凹孔相对应的支脚。

4.根据权利要求1所述的土工合成材料垂直渗透系数测定仪,其特征在于：储水腔室的进水管接口和出水管接口设置于同一高度，距离容器室底部为9～10厘米。

5.根据权利要求4所述的土工合成材料垂直渗透系数测定仪,其特征在于：集水槽的内槽槽顶比容器室底部高出5厘米。

6.根据权利要求4所述的土工合成材料垂直渗透系数测定仪,其特征在于：容器室底部架设有支脚，支脚将容器室支撑于内槽槽底之上。

7.根据权利要求5所述的土工合成材料垂直渗透系数测定仪,其特征在于：容器室内液位控制在7～30厘米，试样两侧水位差可控制在2～25厘米。