CN106370580B - 适用于低渗透性介质的快速渗透试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于低渗透性介质的快速渗透试验装置。本发明的目的是提供一种结构简单、测量快速、精确的适用于低渗透性介质的快速渗透试验装置。本发明的技术方案是：一种适用于低渗透性介质的快速渗透试验装置，其特征在于：包括供水装置、渗透仪、抽滤瓶、电子天平和负压装置。本发明适用于土工试验技术、环境测评领域，尤其适用于低渗透性介质渗透系数的测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于低渗透性介质的快速渗透试验装置。适用于土工试验技术、环境测评领域，尤其适用于低渗透性介质渗透系数的测量。
背景技术
渗透系数是衡量土体渗透能力以及判断土体固结快慢的重要指标，也是土体的重要物理学性质指标之一。土的渗透稳定性问题是土力学与工程地质普遍关注的问题，更是使用真空预压法加固软土地基关注的焦点。按照试验原理，低渗透性测试方法主要有两大类：常水头试验和变水头试验。
常水头试验一般适用于粗粒土的试验，变水头试验一般适用于细粒土。但是对于类似高岭土等颗粒极细的低渗透性粘土，常规变水头测试试验，所需试验时间较长，目测水头差易产生误差，水头差变化范围较小，温度变化考虑不周，难与实际工况相吻合。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、测量快速、精确的适用于低渗透性介质的快速渗透试验装置。
本发明所采用的技术方案是：一种适用于低渗透性介质的快速渗透试验装置，其特征在于：包括供水装置、渗透仪、抽滤瓶、电子天平和负压装置；
所述渗透仪具有底座、筒型侧壁和承压上盖，筒型侧壁竖直置于底座上，筒型侧壁内同轴插装有用于取土样的标准环刀，所述筒型侧壁上端设有用于封闭筒型侧壁上端口的承压上盖；所述底座上表面对应标准环刀内的土样位置制有进水槽，该进水槽经进水孔连通底座侧壁上的进水口接头，标准环刀内的土样与进水槽之间依次置有滤纸和透水板，所述承压上盖的下端面上对应标准环刀内的土样位置制有出水槽，出水槽经出水孔连通承压上盖侧壁上的出水口接头，标准环刀内的土样与出水槽之间置有透水板；
所述供水装置的出水口连通所述渗透仪底座上的进水口接头，渗透仪承压上盖上的出水口接头经连接管Ⅰ连通抽滤瓶，抽滤瓶经连接管Ⅱ连通负压装置，所述抽滤瓶置于电子天平上。
所述抽滤瓶内、连接管Ⅰ出水口装有温度计。
所述承压上盖上端连接提升下压装置，该提升下压装置包括锁紧螺栓、横梁和支架，锁紧螺栓竖向布置，锁紧螺栓下端可转动接于承压上盖上，所述横梁上制有螺栓孔，所述锁紧螺栓穿过螺栓孔与横梁螺纹连接，横梁两端经支架固定于所述底座。
所述底座上与所述筒型侧壁下端面之间设有O型止水圈。
所述承压上盖与所述标准环刀上端面之间设有O型密封圈。
所述供水装置包括供水瓶和橡胶管，供水瓶经橡胶管连通所述渗透仪底座上的进水口接头。
所述负压装置为数控真空泵。
所述连接管Ⅱ上接有负压表。
本发明的有益效果是：本发明结构简单，操作简单快捷，测试低渗透性土体的渗透系数快速稳定，能显著缩短测量时间，特别适用于低渗透性介质的渗透系数的测量，有效解决了高水头压力作用下的土体的渗透系数测量问题。本发明设有负压装置，可根据实际需要开展不同负压作用下的渗透试验，模拟实际工程中土石坝底部土体在不同水头差条件下的渗流情况。
附图说明
图1为实施例的结构示意图。
图2为实施例中渗透仪的剖视图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例为一种适用于低渗透性介质的快速渗透试验装置，包括供水装置、渗透仪、抽滤瓶16、电子天平18和负压装置19(数控真空泵)。
如图2所示，本例中渗透仪具有底座3、筒型侧壁8和承压上盖11。底座3上制有与筒型侧壁8大小相适配的圆形凹槽，筒型侧壁8竖直放置，筒型侧壁下端置于底座3上的圆形凹槽内，底座3上与筒型侧壁8下端面之间设有O型止水圈5。筒型侧壁8上方设有承压上盖11，该承压上盖可用于封闭筒型侧壁8上端端口，承压上盖11上端连接用于提升或下压承压上盖的提升下压装置，提升下压装置包括锁紧螺栓13、横梁14和支架20，横梁14水平放置，横梁14两端经支架20固定在底座3上，横梁14上对应承压上盖11中心位置开有螺栓孔，锁紧螺栓13竖向穿过横梁14的螺栓孔与横梁14螺纹连接，锁紧螺栓下端可转动接于承压上盖11上。
本实施例中筒型侧壁8内可同轴插装标准环刀9，标准环刀9用于取土样21。本例中底座3上表面对应标准环刀9内土样21制有进水槽301，该进水槽经进水孔302连通底座侧壁上的进水口接头4；承压上盖11的下端面上对应标准环刀9内土样21制有出水槽1101，出水槽经出水孔1102连通承压上盖侧壁上的出水口接头12。本例中土样21与进水槽301之间依次置有滤纸和透水板7，土样21与出水槽1101之间依次置有滤纸和透水板7，承压上盖11与标准环刀9上端面之间设有O型密封圈10。
本例中在底座3上对应透水板7制有用于放置透水板7的凹槽304，该凹槽的侧壁经排气孔303连通底座侧壁上的排气口接头24，排气口接头装有堵口塞6。
本实施例中供水装置包括供水瓶1和橡胶管2，供水瓶经橡胶管连通底座3上的进水口接头4，渗透仪承压上盖上的出水口接头12经连接管Ⅰ15(透明高分子有机承压管，可承受压力为≥0.1MPa)连通抽滤瓶16，抽滤瓶16内、连接管Ⅰ15出水口装有温度计17，通过温度计17记录实验环境温度。抽滤瓶16经连接管Ⅱ22连通负压装置19，连接管Ⅱ22上接有负压表23，负压表23可实时监测负压，反馈负压源信息。本实施例将抽滤瓶16置于精度为0.01g的电子天平18上。
本实施例的工作过程如下：
1、用标准环刀9取好相应土样21，在土样21上下端贴上圆形滤纸；
2、在标准环刀9上端凸缘处涂抹凡士林，将装有土样的标准环刀放入渗透仪的筒型侧壁8内；
3、在底座3的进水槽301上方安装透水板7及O型止水圈5，将装有土样21及标准环刀9的筒型侧壁8放在O型止水圈5上方；
4、在标准环刀9上方依次安装O型密封圈10、透水板7及承压上盖11；
5、转动锁紧螺栓13使承压上盖11向下移动，挤压O型密封圈10及O型止水圈5；
6、安装堵口塞6并将装有水的供水瓶1举到高处；
7、打开排气口接头24处的堵口塞6，排干净透水板7内部及其下方进水槽301内的空气，关闭堵口塞6；
8、将连接管Ⅰ15插入出水口接头12；
9、打开数控真空泵及电子天平18；
10、在数控真空泵的数字控制箱设置相应负压；
11、当抽滤瓶16内有明显积水(渗流达到稳定状态)，且高精度电子天平18数值明显增大时进行归零操作并计时；
12、当排水量达到要求后停止计时，记录出水量及时间；
13、计算渗透系数；
14、根据实际工程负压需要，重复上述第10至13步操作。
本例用标准环刀9取土样21后竖直放入渗透仪的筒型侧壁8之内，土样21上下端依次放上滤纸、透水板7，渗透仪进水口接头4与供水瓶1通过橡胶管2连接，出水口接头12的间接连接数控真空泵，通过调节真空泵的负压值，使土样21上下两端存在压力差，进而使水由于压力差的作用在土样21中由下而上渗流，充满土样中非封闭孔隙，通过计算单位时间内流入抽滤瓶16的水量，可简单、快速计算不同负压条件下低渗透性介质的渗透系数。
Claims (7)
1.一种适用于低渗透性介质的快速渗透试验方法，该方法采用的试验装置包括供水装置、渗透仪、抽滤瓶(16)、电子天平(18)和负压装置(19)；
所述渗透仪具有底座(3)、筒型侧壁(8)和承压上盖(11)，筒型侧壁(8)竖直置于底座(3)上，筒型侧壁(8)内同轴插装有用于取土样(21)的标准环刀(9)，所述筒型侧壁(8)上端设有用于封闭筒型侧壁上端口的承压上盖(11)；所述底座(3)上表面对应标准环刀内的土样(21)位置制有进水槽(301)，该进水槽经进水孔(302)连通底座侧壁上的进水口接头(4)，标准环刀内的土样(21)与进水槽(301)之间依次置有滤纸和透水板(7)，所述承压上盖(11)的下端面上对应标准环刀内的土样(21)位置制有出水槽(1101)，出水槽经出水孔(1102)连通承压上盖侧壁上的出水口接头(12)，标准环刀内的土样(21)与出水槽(1101)之间置有透水板(7)；
所述供水装置的出水口连通所述渗透仪底座上的进水口接头(4)，渗透仪承压上盖上的出水口接头(12)经连接管Ⅰ(15)连通抽滤瓶(16)，抽滤瓶(16)经连接管Ⅱ(22)连通负压装置(19)，所述抽滤瓶(16)置于电子天平(18)上；
所述承压上盖(11)上端连接提升下压装置，该提升下压装置包括锁紧螺栓(13)、横梁(14)和支架(20)，锁紧螺栓(13)竖向布置，锁紧螺栓下端可转动接于承压上盖(11)上，所述横梁(14)上制有螺栓孔，所述锁紧螺栓穿过螺栓孔与横梁螺纹连接，横梁(14)两端经支架(20)固定于所述底座(3)；
所述底座(3)上对应所述透水板(7)制有大小与透水板相适配的凹槽(304)，该凹槽的侧壁经排气孔(303)连通底座侧壁上的排气口接头(24)，排气口接头装有堵口塞(6)；
所述试验方法包括以下步骤：
(1)用标准环刀(9)取好相应土样(21)，在土样(21)上下端贴上圆形滤纸；
(2)在标准环刀(9)上端凸缘处涂抹凡士林，将装有土样的标准环刀放入渗透仪的筒型侧壁(8)内；
(3)在底座(3)的进水槽(301)上方安装透水板(7)及O型止水圈(5)，
将装有土样(21)及标准环刀(9)的筒型侧壁(8)放在O型止水圈(5)上方；
(4)在标准环刀(9)上方依次安装O型密封圈(10)、透水板(7)及承压上盖(11)；
(5)转动锁紧螺栓(13)使承压上盖(11)向下移动，挤压O型密封圈(10)及O型止水圈(5)；
(6)安装堵口塞(6)并将装有水的供水瓶(1)举到高处；
(7)打开排气口接头(24)处的堵口塞(6)，排干净透水板(7)内部及其下方进水槽(301)内的空气，关闭堵口塞(6)；
(8)将连接管Ⅰ(15)插入出水口接头(12)；
(9)打开负压装置(19)及电子天平(18)；
(10)在负压装置(19)的数字控制箱设置相应负压；
(11)当抽滤瓶(16)内有明显积水，且电子天平(18)数值明显增大时进行归零操作并计时；
(12)当排水量达到要求后停止计时，记录出水量及时间；
(13)计算渗透系数；
(14)根据实际工程负压需要，重复上述步骤(10)～(13)。
2.根据权利要求1所述的适用于低渗透性介质的快速渗透试验方法，其特征在于：所述抽滤瓶(16)内、连接管Ⅰ(15)出水口装有温度计(17)。
3.根据权利要求1所述的适用于低渗透性介质的快速渗透试验方法，其特征在于：所述底座(3)上与所述筒型侧壁(8)下端面之间设有O型止水圈(5)。
4.根据权利要求1所述的适用于低渗透性介质的快速渗透试验方法，其特征在于：所述承压上盖(11)与所述标准环刀(9)上端面之间设有O型密封圈(10)。
5.根据权利要求1所述的适用于低渗透性介质的快速渗透试验方法，其特征在于：所述供水装置包括供水瓶(1)和橡胶管(2)，供水瓶经橡胶管连通所述底座(3)上的进水口接头(4)。
6.根据权利要求1所述的适用于低渗透性介质的快速渗透试验方法，其特征在于：所述负压装置(19)为数控真空泵。
7.根据权利要求1所述的适用于低渗透性介质的快速渗透试验方法，其特征在于：所述连接管Ⅱ(22)上接有负压表(23)。
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