CN110018100A - 一种变水头渗透自动测试仪 - Google Patents

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CN110018100A
CN110018100A CN201910287462.9A CN201910287462A CN110018100A CN 110018100 A CN110018100 A CN 110018100A CN 201910287462 A CN201910287462 A CN 201910287462A CN 110018100 A CN110018100 A CN 110018100A
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Inventor
周翠英
李德贤
刘镇
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Sun Yat Sen University
National Sun Yat Sen University
Original Assignee
National Sun Yat Sen University
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/08Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G01N15/082Investigating permeability by forcing a fluid through a sample

Abstract

本发明涉及一种变水头渗透自动测试仪,包括供水箱、第1渗透模块、第2渗透模块、第3渗透模块、真空泵、数据采集盒、主机以及总阀;第1渗透模块、第2渗透模块、第3渗透模块组成相同,并排竖直固定;每一模块都设置水头控制阀,变水头管,压力传感器,恒温器,渗透器、排水口检测器和汽水分离器;供水箱与各个渗透模块连接,真空泵连接各个渗透模块的汽水分离器;水头控制阀、压力传感器、恒温器和排水口检测器连接数据采集盒,数据采集盒与主机连接。该测试仪可根据设定完成渗透系数的自动量测,并控制渗透的水头高度;根据需要,可增强渗透水压,控制渗透水温,还可实现排水口水样温度、电导率以及pH的自动量测。

Description

一种变水头渗透自动测试仪
技术领域:
本发明涉及岩土工程领域,尤其涉及一种变水头渗透自动测试仪,可根据设定完成渗透系数的自动量测,并控制渗透的水头高度与渗透水温,还可实现排水口水样温度、电导率以及pH的自动量测。
背景技术:
渗透系数对研究土体的结构特征具有非常重要的意义。根据相关实验规程,细粒土的渗透系数通常采用变水头渗透试验进行测定。然而,由于细粒土渗透系数较小,渗流流量不易确定;渗透试验用时较长,受外界温度的变化影响较大,而渗流对温度的变化又比较敏感,因而极易造成试验误差。渗透试验进行时,需要测记变水头管中水头高度变化、对应的时间间隔以及排水口水温,而且,同一组试验需要在不同的水头高度下重复试验5~6次,其测定值在允许差值范围内时,方可结束试验,当试验量较大时,依靠人力测记,步骤繁琐,工效低,误差多,因此需要耗费大量的时间以及人力。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种变水头渗透自动测试仪,可根据设定完成渗透系数的自动量测,并可对渗透的水头高度进行自动控制,根据需要,还可增强渗透水压,控制渗透水温,还可实现对排水口水样温度、电导率以及pH的量测。有利于对试验过程中各项参数的获取,简化试验操作,提高试验效率以及数据准确性。
所述的一种变水头渗透自动测试仪,由供水箱、第1渗透模块、第2渗透模块、第3渗透模块、真空泵、数据采集盒、主机以及总阀组成。其中,第1渗透模块、第2渗透模块、第3渗透模块组成相同,每一个模块上都包括水头控制阀,变水头管,压力传感器,恒温器,渗透器、排水口检测器和汽水分离器;每一个渗透器都设置有进水口,排水口,抽气口,排气口。
所述供水箱通过管道与所述水头控制阀连接,用于给装置提供水源;在所述供水箱与所述水头控制阀之间设置有总阀,用于打开或关闭水源;所述水头控制阀设置于所述变水头管上方,用于控制所述变水头管的水头高低;在所述变水头管下方,设置了所述压力传感器,用于检测及记录所述变水头管的水头高低;所述压力传感器下方设置了所述恒温器,可以对由所述变水头管内流入的水进行温度控制,实现通过所述渗透器的水的温度恒定可控;所述恒温器通过设置于渗透器下侧面的所述进水口与所述渗透器相连接;所述渗透器侧面中部设置了所述排气口,可排出所述渗透器内的气体;所述渗透器顶面设置了所述排水口和所述抽气口,用于排出渗透水样;所述真空泵通过所述抽气口与所述渗透器连接,用于提供渗透压力;所述真空泵与所述渗透器之间还设置了汽水分离器,用于防止水样进入真空泵;渗透水样通过所述排水口排出到所述排水口检测器中,通过所述排水口检测器可检测记录出水的温度、电导率和pH;所述排水口、抽气口、排气口都设置有阀门;所述数据采集盒分别与所述水头控制阀、恒温器和排水口检测器相连接,用于数据的收集传输;所述主机与所述数据收集盒了连接,可进行试验设定以及数据处理,并通过控制水头控制阀来调节渗透的水头高度,通过控制恒温器来控制渗透水温,从而实现渗透系数的整个测量过程的自动量测,自动控制。
本发明与现有技术相比较,有如下优点:
(1)设置了水头控制阀和压力传感器,可自动感知并记录变水头管中的水头高度变化,从而实现数据的实时获取并确保数据的准确性,并能根据设定向变水头管中注水,不需人工注水,从而减少人力消耗,加快试验进度。
(2)设置了恒温器,减少了外界温度变化对试验准确性的影响。
(3)设置了真空泵,在土样渗透压力较小时,使用真空泵增加渗透压力,可加快试验速度,弥补现有技术渗透水头高度不足的缺陷。
(4)设置了排水口检测器,可实时检测渗透出水的温度、电导率和pH等参数变化,从而有利于了解试验过程中土样成分的浸出情况。
(5)所述测试仪可同时对多份土样进行试验,同时按照试验需要在主机设置好参数,由主机根据设定控制各个部件进行工作,消除了试验过程中人为因素的影响,保证了数据的一致性及可靠性,同时大大缩短试验时间周期,解放了人力资源,大大提高了工作效率。
附图说明:
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为本发明的渗透模块结构示意图;
图3为本发明的渗透器结构示意图。
其中:
1供水箱 2第1渗透模块
3第2渗透模块 4第3渗透模块
5真空泵 6数据采集盒
7主机 8总阀
2.1水头控制器 2.2变水头管
2.3压力传感器 2.4恒温器
2.5渗透器 2.6排水口检测器
2.7汽水分离器 2.8阀门
2.5.1进水口 2.5.2排水口
2.5.3抽气口 2.5.4排气口
具体实施方式:
如图1所示,本发明为一种变水头渗透自动测试仪,由供水箱1、第1渗透模块2、第2渗透模块3、第3渗透模块4、真空泵5、数据采集盒6、主机7以及总阀8组成。其中,供水箱1上设置有总阀8,并通过管道与第1渗透模块2、第2渗透模块3、第3渗透模块4连接。第1渗透模块2、第2渗透模块3、第3渗透模块4并排竖直固定,每一个模块的组成均相同。
如图2所示,第1渗透模块2上设置了水头控制阀2.1,变水头管2.2,压力传感器2.3,恒温器2.4,渗透器2.5、排水口检测器2.6和汽水分离器2.7。其中,水头控制阀2.1下方设置了变水头管2.2,变水头管2.2下方设置了压力传感器2.3,压力传感器2.3下方设置了恒温器2.4,恒温器2.4通过管道与渗透器2.5连接,渗透器2.5通过管道与汽水分离器2.7连接,渗透器2.5旁还设置了排水口检测器。另外,真空泵5通过管道连接到各个渗透模块的汽水分离器2.8上。水头控制阀2.1、压力传感器2.3、恒温器2.4以及排水口检测器2.6连接到数据采集盒6上,数据采集盒6与主机7相连接。
如图3所示,渗透器2.5上设置了进水口2.5.1,排水二2.5.2,抽气口2.5.3,排气口2.5.4。其中,进水口2.5.1设置于渗透器2.5侧面下部,排水口2.5.2、抽气口2.5.3设置于渗透器2.5顶面,排气口2.5.4设置于侧面中部。排水口2.5.2、抽气口2.5.3和排气口2.5.4上都设置了阀门2.8。
使用时,将试样装入渗透器2.5内,关闭抽气口2.5.3阀门2.8,关闭排气口2.5.4阀门2.8,打开所述总阀8,让水流入渗透器2.5中,直至排净渗透器2.5内的气体。通过主机7设置好渗透的水头高度上下限、测试次数、渗透水温,点击开始,试验进行。主机7控制水头控制阀2.1向变水头管2.2注水,压力传感器2.3感知变水头管2.2中的水头高度至设定水头高度上限即停止,恒温器2.4将流经的水加热至设定温度,水样从渗透器2.5流出后流进排水口检测器2.6,排水口检测器2.6对水样进行检测,得到水样的实时温度、电导率与pH值,并返回到数据采集盒6。当变水头管2.2中的水头高度低于设定值时,主机7记录间隔时间,同时根据主机7上的设定,控制水头控制阀2.1向变水头管2.2注水直至另一高度,并开始下一次渗透试验。
当被测试土样的渗透系数较小,所需的水头高度较大时,需要通过真空泵5提高渗透水压,以缩短渗透时间,此时,将试样包裹橡胶膜后再将试样装入渗透器2.5内,关闭排水口2.5.2阀门2.8和所述抽气口2.5.3阀门2.8,打开所述排气口2.5.4阀门2.8,通过排气口2.5.4吸气使橡胶膜紧覆于试样表面后关闭所述排气口2.5.4阀门2.8,从而有效密封试样与环刀之间的间隙。打开总阀8,让水流入渗透器中2.5。打开抽气口2.5.3阀门2.8,启动真空泵5,并调整抽吸压力至设计值,通过主机7设置好渗透的水头高度上下限、测试次数、渗透水温,点击开始,试验进行。主机7控制水头控制阀2.1向变水头管2.2注水,压力传感器2.3感知变水头管2.2中的水头高度至设定水头高度上限即停止,恒温器2.4将流经的水加热至设定温度,水样从渗透器2.5流出后流进排水口检测器2.6,排水口检测器2.6对水样进行检测,得到水样的实时温度、电导率与pH值,并返回到数据采集盒6。当变水头管2.2中的水头高度低于设定值时,主机7记录间隔时间,同时根据主机7上的设定,控制水头控制阀2.1向变水头管2.2注水直至另一高度,并开始下一次渗透试验。
应该理解,本发明不限于以上描述并在附图中示出的实施例。而是,技术人员将会认识到,可以在所附权利要求的范围内进行许多修改和变型。

Claims (3)

1.一种变水头渗透自动测试仪,包括供水箱、第1渗透模块、第2渗透模块、第3渗透模块、真空泵、数据采集盒、主机以及总阀;其特征在于,供水箱上设置有总阀,并通过管道与第1渗透模块、第2渗透模块、第3渗透模块连接;第1渗透模块、第2渗透模块、第3渗透模块并排竖直固定,每一个模块的组成均相同;该测试仪可根据设定完成渗透系数的自动量测,并控制渗透的水头高度,根据需要,可增强渗透水压,控制渗透水温,还可实现排水口水样温度、电导率以及pH的自动量测。
2.根据权利要求1所述的一种变水头渗透自动测试仪,其特征在于,所述的第1渗透模块、第2渗透模块、第3渗透模块组成相同,每一模块上都设置了水头控制阀,变水头管,压力传感器,恒温器,渗透器、排水口检测器和汽水分离器;其中,水头控制阀下方设置了变水头管,变水头管下方设置了压力传感器,压力传感器下方设置了恒温器,恒温器通过管道与渗透器连接,渗透器通过管道与汽水分离器连接,渗透器旁还设置了排水口检测器;另外,真空泵通过管道连接到各个渗透模块的汽水分离器上;水头控制阀、压力传感器、恒温器以及排水口检测器连接到数据采集盒上,数据采集盒与主机相连接。
3.根据权利要求2所述的一种变水头渗透自动测试仪,其特征在于,所述的渗透器设置了进水口,排水口,抽气口,排气口;其中,进水口设置于渗透器侧面下部,排水口、抽气口设置于渗透器顶面,排气口设置于侧面中部;排水口、抽气口和排气口上都设置了阀门。
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