CN110849793A - 一种变水头渗透系数测量装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变水头渗透系数测量装置，包括第一电磁阀、节流阀、进水管、第二电磁阀、手动球阀、歧管、供水瓶、光电开关、测量机、变水头管、刻度板、第三电磁阀和渗透容器。本发明还公开了一种变水头渗透系数的测量方法，包括以下步骤：步骤一：装试样；步骤二：渗透容器注水；步骤三：调整光电开关位置；步骤四：变水头管注水；步骤五：启动测试；步骤六：重复步骤四、步骤五，测量机记录光电开关激发时间；步骤七：数据显示。本发明能够实现变水头渗透试验，通过传感器对试验数据进行采集，并对渗透系数进行自动求解，减少人工成本，确保准确率。
Description
【技术领域】
本发明涉及渗透试验的技术领域，特别是变水头渗透系数测量装置及其测量方法的技术领域。
【背景技术】
变水头渗透试验是在钻孔内进行的一种测定土体渗透系数的一种广为应用的野外试验方法。在试验过程中,试验水头逐渐下降,最后趋近于零。根据套管内的试验水头下降的速度与时间的关系,计算试验土层的渗透系数。本方法主要适用于地下水位以上或以下的粉土、砂土及渗透系数较小的粘性土。
在现有技术中，起始时间、起始水头、终止时间、终止水头等数据均需要人工手动计算，人力成本大，且容易出错。为此，需要一种能更为智能的自动测量变水头渗透系数的装置及其对应的测量方法。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种变水头渗透系数测量装置及其测量方法，能够实现变水头渗透试验，通过传感器对试验数据进行采集，并对渗透系数进行自动求解，减少人工成本，确保准确率。
为实现上述目的，本发明提出了一种变水头渗透系数测量装置，包括第一电磁阀、节流阀、进水管、第二电磁阀、手动球阀、歧管、供水瓶、光电开关、测量机、变水头管、刻度板、第三电磁阀和渗透容器，所述供水瓶下方连接有进水管，进水管上端从上至下设有第一电磁阀、节流阀，进水管下端设有第二电磁阀，进水管下端通过歧管连接变水头管，变水头管下端连接有渗透容器，渗透容器的出水口处设有温度传感器；所述歧管上设有手动球阀；所述变水头管中部的歧管上设有第三电磁阀；所述变水头管上端外部配合有光电开关，光电开关和变水头管均固定在刻度板上；所述光电开关电性连接有测量机，测量机与第一电磁阀、节流阀、第二电磁阀、第三电磁阀、温度传感器均电性连接。
作为优选，所述供水瓶通过接水源管外接水源，水源为纯水；所述供水瓶下方设有出水口，供水瓶的出水口内螺纹连接有进水管。
作为优选，所述光电开关为槽型光电开关，光电开关形状为匚字型结构，光电开关的数量为4个，光电开关的槽内配合有变水头管。
作为优选，所述光电开关背面粘贴有磁石，光电开关磁吸于刻度板上。
作为优选，所述光电开关通过导线电性连接有测量机；所述测量机包括处理器、显示屏、按键、计时器，处理器为单片机处理器。
作为优选，所述变水头管的水头高度小于2m，变水头管底部与渗透容器的进水口相连接。
作为优选，所述刻度板上设有刻度槽，刻度槽为等距方形槽口结构。
本发明还提出了一种变水头渗透系数的测量方法，包括以下步骤：
步骤一：装试样：将装有试样的环刀装入渗透容器后，再用螺母旋紧，确保密封至不漏水且不漏气；所述试样的高度为L cm，试样的断面积为A cm2；
步骤二：渗透容器注水：将渗透容器的进水口与变水头管连接，通过供水瓶中的纯水向进水管注满水，并渗入渗透容器，打开渗透容器的排气阀，排除渗透容器底部的空气，直至溢出水中无气泡，关闭渗透容器的排水阀，放平渗透容器，关闭手动球阀；所述变水头管的截面积为a cm2；
步骤三：调整光电开关位置：根据刻度板上的刻度槽，调整光电开关的竖直位置，光电开关的数量为4个，光电开关的高度依次为h1 cm、h2 cm、h3 cm、h4 cm；通过测量机上的按键，输入光电开关的高度数据；
步骤四：变水头管注水：第一电磁阀打开，供水瓶供水，变水头管上的液位上升，位于变水头管最上端的光电开关触发，第一电磁阀关闭；测量机记录最上端的光电开关被激发的时间为t1 s；
步骤五：启动测试：变水头管内的水位下降，光电开关依次被激发，测量机记录光电开关依次被激发的时间为t2 s、t3 s、t4 s，测量机记录渗透容器的出水口温度为F；
步骤六：重复步骤四、步骤五，测量机记录光电开关依次被激发的时间t1's、t2's、t3's、t4's；
步骤七：数据显示：测量机显示渗透系数kT与出水口温度。
作为优选，所述步骤七中的渗透系数kT通过公式
获得。
本发明的有益效果：本发明能够实现变水头渗透试验，通过传感器对试验数据进行采集，并对渗透系数进行自动求解，减少人工成本，确保准确率。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种变水头渗透系数测量装置及其测量方法的装置结构示意图。
图中：1-接水源管、2-出水口、3-第一电磁阀、4-节流阀、5-进水管、6-第二电磁阀、7-手动球阀、8-歧管、9-供水瓶、10-光电开关、11-导线、12-测量机、13-变水头管、14-刻度板、15-第三电磁阀、16-渗透容器。
【具体实施方式】
参阅图1，本发明，包括第一电磁阀3、节流阀4、进水管5、第二电磁阀6、手动球阀7、歧管8、供水瓶9、光电开关10、测量机12、变水头管13、刻度板14、第三电磁阀15和渗透容器16，所述供水瓶9下方连接有进水管5，进水管5上端从上至下设有第一电磁阀3、节流阀4，进水管5下端设有第二电磁阀6，进水管5下端通过歧管8连接变水头管13，变水头管13下端连接有渗透容器16，渗透容器16的出水口处设有温度传感器；所述歧管8上设有手动球阀7；所述变水头管13中部的歧管上设有第三电磁阀15；所述变水头管13上端外部配合有光电开关10，光电开关10和变水头管13均固定在刻度板14上；所述光电开关10电性连接有测量机12，测量机12与第一电磁阀3、节流阀4、第二电磁阀6、第三电磁阀15、温度传感器均电性连接。
具体的，所述供水瓶9通过接水源管1外接水源，水源为纯水；所述供水瓶9下方设有出水口2，供水瓶9的出水口2内螺纹连接有进水管5。
具体的，所述光电开关10为槽型光电开关，光电开关10形状为匚字型结构，光电开关10的数量为4个，光电开关10的槽内配合有变水头管13。
具体的，所述光电开关10背面粘贴有磁石，光电开关10磁吸于刻度板15上。
具体的，所述光电开关10通过导线11电性连接有测量机12；所述测量机12包括处理器、显示屏、按键、计时器，处理器为单片机处理器。
具体的，所述变水头管13的水头高度小于2m，变水头管13底部与渗透容器16的进水口相连接。
具体的，所述刻度板14上设有刻度槽，刻度槽为等距方形槽口结构。
本发明还包括以下步骤：
步骤一：装试样：将装有试样的环刀装入渗透容器16后，再用螺母旋紧，确保密封至不漏水且不漏气；所述试样的高度为L cm，试样的断面积为A cm2；
步骤二：渗透容器16注水：将渗透容器16的进水口与变水头管13连接，通过供水瓶9中的纯水向进水管5注满水，并渗入渗透容器16，打开渗透容器16的排气阀，排除渗透容器底部的空气，直至溢出水中无气泡，关闭渗透容器16的排水阀，放平渗透容器16，关闭手动球阀7；所述变水头管13的截面积为a cm2；
步骤三：调整光电开关10位置：根据刻度板15上的刻度槽，调整光电开关10的竖直位置，光电开关10的数量为4个，光电开关10的高度依次为h1 cm、h2 cm、h3 cm、h4 cm；通过测量机12上的按键，输入光电开关10的高度数据；
步骤四：变水头管13注水：第一电磁阀3打开，供水瓶9供水，变水头管13上的液位上升，位于变水头管13最上端的光电开关10触发，第一电磁阀3关闭；测量机12记录最上端的光电开关10被激发的时间为t1 s；
步骤五：启动测试：变水头管13内的水位下降，光电开关10依次被激发，测量机12记录光电开关10依次被激发的时间为t2 s、t3 s、t4 s，测量机12记录渗透容器16的出水口温度为F；
步骤六：重复步骤四、步骤五，测量机12记录光电开关10依次被激发的时间t1's、t2's、t3's、t4's；
步骤七：数据显示：测量机12显示渗透系数kT与出水口温度。
具体的，所述步骤七中的渗透系数kT通过公式
获得。
本发明工作过程：
本发明一种变水头渗透系数测量装置及其测量方法在工作过程中，结合附图进行说明。
渗透容器16结构与现有技术相似，本发明的重点在于结合可根据刻度调整的槽型光电开关，进行对渗透系数的自动测量。根据附图的装置与上述步骤进行自动测量。需要注意的是，上述步骤一中：对不易透水的试样，按规定进行抽气饱和；对饱和试样和较易透水的试样，直接用变水头装置的水头进行试样饱和。本发明仅仅提供依据本装置的一种渗透系数计算方法，除此之外，可以进行更多次的测量，对于测量数据误差进行计算，剔除误差数据；同时，还可以结合温度数据，计算标准温度下的渗透系数。
本发明，能够实现变水头渗透试验，通过传感器对试验数据进行采集，并对渗透系数进行自动求解，减少人工成本，确保准确率。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种变水头渗透系数测量装置，其特征在于：包括第一电磁阀(3)、节流阀(4)、进水管(5)、第二电磁阀(6)、手动球阀(7)、歧管(8)、供水瓶(9)、光电开关(10)、测量机(12)、变水头管(13)、刻度板(14)、第三电磁阀(15)和渗透容器(16)，所述供水瓶(9)下方连接有进水管(5)，进水管(5)上端从上至下设有第一电磁阀(3)、节流阀(4)，进水管(5)下端设有第二电磁阀(6)，进水管(5)下端通过歧管(8)连接变水头管(13)，变水头管(13)下端连接有渗透容器(16)，渗透容器(16)的出水口处设有温度传感器；所述歧管(8)上设有手动球阀(7)；所述变水头管(13)中部的歧管上设有第三电磁阀(15)；所述变水头管(13)上端外部配合有光电开关(10)，光电开关(10)和变水头管(13)均固定在刻度板(14)上；所述光电开关(10)电性连接有测量机(12)，测量机(12)与第一电磁阀(3)、节流阀(4)、第二电磁阀(6)、第三电磁阀(15)、温度传感器均电性连接。
2.如权利要求1所述的一种变水头渗透系数测量装置，其特征在于：所述供水瓶(9)通过接水源管(1)外接水源，水源为纯水；所述供水瓶(9)下方设有出水口(2)，供水瓶(9)的出水口(2)内螺纹连接有进水管(5)。
3.如权利要求1所述的一种变水头渗透系数测量装置，其特征在于：所述光电开关(10)为槽型光电开关，光电开关(10)形状为匚字型结构，光电开关(10)的数量为4个，光电开关(10)的槽内配合有变水头管(13)。
4.如权利要求1所述的一种变水头渗透系数测量装置，其特征在于：所述光电开关(10)背面粘贴有磁石，光电开关(10)磁吸于刻度板(15)上。
5.如权利要求1所述的一种变水头渗透系数测量装置，其特征在于：所述光电开关(10)通过导线(11)电性连接有测量机(12)；所述测量机(12)包括处理器、显示屏、按键、计时器，处理器为单片机处理器。
6.如权利要求1所述的一种变水头渗透系数测量装置，其特征在于：所述变水头管(13)的水头高度小于2m，变水头管(13)底部与渗透容器(16)的进水口相连接。
7.如权利要求1所述的一种变水头渗透系数测量装置，其特征在于：所述刻度板(14)上设有刻度槽，刻度槽为等距方形槽口结构。
8.一种变水头渗透系数的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：装试样：将装有试样的环刀装入渗透容器(16)后，再用螺母旋紧，确保密封至不漏水且不漏气；所述试样的高度为L cm，试样的断面积为A cm2；
步骤二：渗透容器(16)注水：将渗透容器(16)的进水口与变水头管(13)连接，通过供水瓶(9)中的纯水向进水管(5)注满水，并渗入渗透容器(16)，打开渗透容器(16)的排气阀，排除渗透容器底部的空气，直至溢出水中无气泡，关闭渗透容器(16)的排水阀，放平渗透容器(16)，关闭手动球阀(7)；所述变水头管(13)的截面积为a cm2；
步骤三：调整光电开关(10)位置：根据刻度板(15)上的刻度槽，调整光电开关(10)的竖直位置，光电开关(10)的数量为4个，光电开关(10)的高度依次为h1 cm、h2 cm、h3 cm、h4cm；通过测量机(12)上的按键，输入光电开关(10)的高度数据；
步骤四：变水头管(13)注水：第一电磁阀(3)打开，供水瓶(9)供水，变水头管(13)上的液位上升，位于变水头管(13)最上端的光电开关(10)触发，第一电磁阀(3)关闭；测量机(12)记录最上端的光电开关(10)被激发的时间为t1 s；
步骤五：启动测试：变水头管(13)内的水位下降，光电开关(10)依次被激发，测量机(12)记录光电开关(10)依次被激发的时间为t2 s、t3 s、t4 s，测量机(12)记录渗透容器(16)的出水口温度为F；
步骤六：重复步骤四、步骤五，测量机(12)记录光电开关(10)依次被激发的时间t1's、t2's、t3's、t4's；
步骤七：数据显示：测量机(12)显示渗透系数kT与出水口温度。
9.如权利要求8所述的一种变水头渗透系数的测量方法，其特征在于：所述步骤七中的渗透系数kT通过公式
获得。
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| CN201911326255.6A CN110849793A (zh) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | 一种变水头渗透系数测量装置及其测量方法 |
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| CN (1) | CN110849793A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111896449A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-11-06 | 中国海洋大学 | 一种用于测定饱和粉土渗透系数的渗透仪及测定方法 |
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2019
- 2019-12-20 CN CN201911326255.6A patent/CN110849793A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111896449A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-11-06 | 中国海洋大学 | 一种用于测定饱和粉土渗透系数的渗透仪及测定方法 |
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