CN106018239A - 一种测量现场不同深度地层处渗透系数的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种测量现场不同深度地层处渗透系数的方法及其装置，所述的方法包括以下步骤：将连通管插入待测地基地层后在注水箱内注水至指定位置，然后给注水箱内的水施加压力，计算得到测量各阶段渗透系数及平均渗透系数；装置包括顶部的注水箱、连通管、支撑结构、桩头、加压装置和测压装置，注水箱安装在所述的支撑结构的顶部，所述的注水箱的内底部装有用于测定水压的测压装置，注水箱的顶部配有用于调整注水箱内水压的加压装置；连通管的顶部进水口与注水箱内腔密封连通，连通管的底部出水口穿过支撑结构之后与桩头密封连通。本发明的有益效果是：能充分反应场地真实渗透情况、能真实反应土体真实情况并且操作简单。

Description

一种测量现场不同深度地层处渗透系数的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种测量现场不同深度地层处渗透系数的方法及其装置。

背景技术

渗透系数是综合反应土体渗透能力的一个指标，其数值的正确确定对渗透计算有着非常重要的意义。其数值可以在实验室内测量得到，也可以在施工现场直接测量。

渗透系数的测量方法分为常水头法和变水头法。砂性土的透水能力较强，一般采用常水头法。对于粘性土，由于其透水性较差，一般采用变水头法。室内试验需要制备土样，对土的原状结构破坏较大，导致所测得的结果与实际值相差很大。为了获得与实际值更加接近的结果，现在可进行现场测量。

已有的测量装置多是揭露地表结构，使水体渗透土壤，然后运用达西定律计算得到数值。所测得的结果仅为地表一特定点的渗透系数值，不能充分反应该场地的真实渗透情况。

公开号为103091229A的中国专利公开了一种变水头分段渗透系数测量设备及测量方法。该设备包括降水头微水试验装置、双栓塞封堵装置和探头。测量渗透系数时需在现场钻孔至指定地层，然后下放探头至指定地层，连接好装置，通过双栓塞封堵装置封堵一段钻孔。通过微水试验装置向封堵段注水，记录水量随时间的变化，经换算得到渗透系数。

公开号为103344542A的中国专利公开了一种变水头法测量渗透系数的装置。该装置包括第一筒体、第二筒体和溢水槽。第一筒体直径远大于第二筒体直径，其下端与第二筒体上端相连，第二筒体内设有填样室。测量时，水流由第一筒体流进第二筒体，进一步地渗透通过填样室流向溢流槽。记录渗流的流量与时间，由达西定律算得渗透系数。

公开号为103868838A的中国专利公开了一种土体渗透系数的测量系统，包括：填样子系统、供液子系统和控温子系统。测量时，先在填样子系统内装填待测土样，然后利用控温子系统控制整个系统的温度，再由供液子系统提供液体流经待测土样，由达西定律算得待测土样的渗透系数。

公开号为103091229A的专利为现场测试装置，但由于其结构不够稳定，封闭效果难以保证，测量结果偏差较大；公开号为103344542A的专利与公开号为103868838A的专利均为室内测试装置，所得结果并不能反映土体的真实情况。综上所述，为解决以上缺陷，做出了以下改进。

发明内容

本发明针对目前的现场测定渗透系数存在所测得的结果仅为地表一特定点的渗透系数值，不能充分反应该场地的真实渗透情况、所得结果并不能反映土体的真实情况的问题，提出了一种能充分反应场地真实渗透情况、能真实反应土体真实情况并且操作简单的测量现场不同深度地层处渗透系数的方法及其装置。

本发明所述的一种测量现场不同深度地层处渗透系数的方法，包括以下步骤：

1)将预先安装好的带桩头的连通管插入待测地基地层；

2)将注水箱内注水至指定位置；

3)给注水箱内的水施加压力P，同时记下时间t₁与水面高度h₁，t₁单位为秒；h₁单位为cm；P单位Pa；

4)经过一段时间t后记为时间t₂，记下此时液面高度h₂，再经过t时间段后记为t₃，液面高度为h₃，依此类推得到t_n,h_n，其中n为正整数；t₂、t₃、…、t_n单位为秒；h₂、h₃…、h_n单位为cm；

5)测量更深层土壤的渗透系数：抽掉已经注入的水，卸下注水箱，继续加长用于连接桩头的连通管，重复步骤2)～5)；

6)根据获取的数据由压水试验计算渗透系数，可分别得到各阶段渗透系数k₁、k₂...k_n，其中n为正整数；

$k=\frac{V}{2\mathrm{\π}dP\mathrm{\Δ}t}$

V为压入的水量(mL)，d为连通管外径(cm)，P为外加压力(Pa)，△t为时间间隔(秒)；

7)计算平均渗透系数其中n为正整数

根据本发明所述的一种测量现场不同深度地层处渗透系数的方法构建的装置，其特征在于：包括顶部的注水箱、连通管、支撑结构、桩头、加压装置和测压装置，所述的注水箱安装在所述的支撑结构的顶部，所述的注水箱的内底部装有用于测定水压的测压装置，所述的注水箱的顶部配有用于调整注水箱内水压的加压装置；所述的连通管的顶部进水口与所述的注水箱内腔密封连通，所述的连通管的底部出水口穿过所述的支撑结构之后与所述的桩头密封连通；所述的桩头从上到下分为用于与连通管螺接的安装段、中间段以及用于插入待测地基相应的地层内的锥形尖头，所述的桩头的中间段外直径小于所述的连通管的外直径，并且所述的中间段周向设有与桩头内腔连通的出水通孔。

所述的连通管的两端均设有外螺纹，所述的连通管顶部与注水箱底部出水口螺接，所述的连通管的底部与所述的桩头的安装段螺接，并且所述的连通管与所述的注水箱的连接处、所述的连通管与所述的桩头的连接处配有用于密封的橡胶圈。

所述的连通管的长度根据待测地基地层的深度进行调整。

所述支撑结构采用碗扣式连通管脚手架。

所述的注水箱内设有用于测量水位的标尺。

本发明中的注水箱用于装水和承受水压，同时记录水面高度的变化，测量最终的水流量；连通管用于挤开土壤，同时作为过水通道将水从顶端输送至指定地层；密封橡胶圈用于密封连通管之间的接口、连通管和注水箱之间的接口以及连通管和桩头之间的接口，防止漏水，提高测量的精度；支撑结构用于固定注水箱及整个装置的位置，以保持装置在测量过程中的稳定性，提高测量结果的精确度；桩头连接在连通管端头并用橡胶圈密封好，桩头前端为锥形以便于压入土中。桩头中间部分直径比连通管直径小，其上开有出水小孔，水体可以通过这些小孔向外溢出与土壤接触从而发生渗透；所述加压装置设置在注水箱上，用于给注水箱内的水施加压力以加快水在粘性土中的渗透速度，从而减少试验时间；测压装置设置在注水箱内，用于测量注水箱中水体所受的压力。

本发明的有益效果是：能充分反应场地真实渗透情况、能真实反应土体真实情况并且操作简单；连通管分段通过螺纹连接，以测量不同深度地层的渗透系数。钢管采用静压法压入地层。

附图说明

图1是本发明的整体平面图。

图2是本发明的连通管的结构图。

图3是本发明的连通管与桩头的连接图。

图4是本发明的桩头的结构图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

实施例1本发明所述的一种测量现场不同深度地层处渗透系数的方法，包括以下步骤：

1)组装测量设备：将桩头与连通管对接，接口处用橡胶圈密封；将连通管压至指定深度地层；若连通管长度不够可加长，接口处同样以橡胶圈密封；安装支撑结构和注水箱，并在注水箱内安装测压装置，在注水箱顶部安装加压装置；将预先安装好的带桩头的连通管插入待测地基地层；

2)将注水箱内注水至指定位置；

3)给注水箱内的水施加压力P，同时记下时间t₁与水面高度h₁，t₁单位为秒；h₁单位为cm；P单位Pa；

4)经过一段时间t后记为时间t₂，记下此时液面高度h₂，再经过t时间段后记为t₃，液面高度为h₃，依此类推得到t_n，h_n，其中n为正整数；t₂、t₃、…、t_n单位为秒；h₂、h₃…、h_n单位为cm；

5)测量更深层土壤的渗透系数：抽掉已经注入的水，卸下注水箱，继续加长用于连接桩头的连通管，重复步骤2)～5)；

6)根据获取的数据由压水试验计算渗透系数，可分别得到各阶段渗透系数k₁、k₂...k_n，其中n为正整数；

$k=\frac{V}{2\mathrm{\π}dP\mathrm{\Δ}t}$

V为压入的水量(mL)，d为连通管外径(cm)，P为外加压力(Pa)，Δt为时间间隔(秒)；

7)计算平均渗透系数其中n为正整数

试验测量结果表

压入水量V(m^3)	连通管外径d(m)	外加压力P(N)	时间间隔Δt(s)	渗透系数k(m/s)
					0.628	0.1	98	600	1.7×10-5
0.517	0.1	98	600	1.4×10-5
					0.236	0.1	98	600	6.4×10-6

实施例2根据实施例1所述的一种测量现场不同深度地层处渗透系数的方法构建的装置，包括顶部的注水箱1、连通管2、支撑结构3、桩头4、加压装置5和测压装置6，所述的注水箱1安装在所述的支撑结构3的顶部，所述的注水箱1的内底部装有用于测定水压的测压装置6，所述的注水箱1的顶部配有用于调整注水箱内水压的加压装置5；所述的连通管2的顶部进水口与所述的注水箱1内腔密封连通，所述的连通管2的底部出水口穿过所述的支撑结构3之后与所述的桩头4密封连通；所述的桩头4从上到下分为用于与连通管2螺接的安装段41、中间段42以及用于插入待测地基相应的地层内的锥形尖头43，所述的桩头4的中间段42外直径小于所述的连通管2的外直径，并且所述的中间段42周向设有与桩头4内腔连通的出水通孔421。

所述的连通管2的两端均设有外螺纹，所述的连通管2顶部与注水箱1底部出水口螺接，所述的连通管2的底部与所述的桩头4的安装段螺接，并且所述的连通管2与所述的注水箱1的连接处、所述的连通管2与所述的桩头4的连接处配有用于密封的橡胶圈7。

所述支撑结构3采用碗扣式连通管脚手架。

所述的注水箱1内设有用于测量水位的标尺11。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (5)

1.一种测量现场不同深度地层处渗透系数的方法，包括以下步骤：

1)将预先安装好的带桩头的连通管插入待测地基地层；

2)将注水箱内注水至指定位置；

3)给注水箱内的水施加压力P，同时记下时间t₁与水面高度h₁，t₁单位为秒；h₁单位为cm；P单位Pa；

4)经过一段时间t后记为时间t₂，记下此时液面高度h₂，再经过t时间段后记为t₃，液面高度为h₃，依此类推得到t_n,h_n，其中n为正整数；t₂、t₃、…、t_n单位为秒；h₂、h₃…、h_n单位为cm；

5)测量更深层土壤的渗透系数：抽掉已经注入的水，卸下注水箱，继续加长用于连接桩头的连通管，重复步骤2)～5)；

6)根据获取的数据由压水试验计算渗透系数，可分别得到各阶段渗透系数k₁、k₂...k_n，其中n为正整数；

$k=\frac{V}{2\mathrm{\π}dP\mathrm{\Δ}t}$

V为压入的水量(mL)，d为连通管外径(cm)，P为外加压力(Pa)，Δt为时间间隔(秒)；

7)计算平均渗透系数其中n为正整数。

2.根据权利要求1所述的一种测量现场不同深度地层处渗透系数的方法构建的装置，其特征在于：包括顶部的注水箱、连通管、支撑结构、桩头、加压装置和测压装置，所述的注水箱安装在所述的支撑结构的顶部，所述的注水箱的内底部装有用于测定水压的测压装置，所述的注水箱的顶部配有用于调整注水箱内水压的加压装置；所述的连通管的顶部进水口与所述的注水箱内腔密封连通，所述的连通管的底部出水口穿过所述的支撑结构之后与所述的桩头密封连通；所述的桩头从上到下分为用于与连通管螺接的安装段、中间段以及用于插入待测地基相应的地层内的锥形尖头，所述的桩头的中间段外直径小于所述的连通管的外直径，并且所述的中间段周向设有与桩头内腔连通的出水通孔。

3.如权利要求2所述的一种用于测量现场不同深度地层处渗透系数装置，其特征在于：所述的连通管的两端均设有外螺纹，所述的连通管顶部与注水箱底部出水口螺接，所述的连通管的底部与所述的桩头的安装段螺接，并且所述的连通管与所述的注水箱的连接处、所述的连通管与所述的桩头的连接处配有用于密封的橡胶圈。

4.如权利要求2所述的一种用于测量现场不同深度地层处渗透系数装置，其特征在于：所述支撑结构采用碗扣式连通管脚手架。

5.如权利要求2所述的一种用于测量现场不同深度地层处渗透系数装置，其特征在于：所述的注水箱内设有用于测量水位的标尺。