CN111272634A - 一种透水路面渗透系数的现场测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透水路面渗透系数的现场测量装置,包括内圈PVC管、外圈PVC管、马里奥特瓶、数字显示深度游标尺;内圈PVC管、外圈PVC管同轴设置,内、外圈PVC管与待测试路面接触区域涂覆玻璃胶进行密封;马里奥特瓶设有两个;两个马里奥特瓶分别与内圈PVC管、外圈PVC管连通,形成常水头工作状态下的渗透系数现场测量装置;一个马里奥特瓶与外圈PVC管连通,内圈PVC管内放置数字显示深度游标尺,形成变水头工作状态下的渗透系数现场测量装置。利用上述装置进行透水路面渗透系数的现场测量方法,将常水头、变水头两种测试方法融合一起,运用简单的装置和操作技术,在不破坏现场路面的情况下准确地测量出路面渗透率,测量结果误差小、精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种透水路面渗透系数的现场测量装置及方法,属于透水路面材料测试方法技术领域。
背景技术
透水混凝土等材料由于其高透水性被应用于路面铺装,这种透水路面允许水自由流过其表面和内部结构,可有效缓解城市内涝情况。但随着时间的推移,透水路面中的孔隙可能会被沙、淤泥和有机物等沉积物堵塞,导致渗透性能下降甚至丧失。当透水路面服役达到一定年限后,需对路面现有工作性能进行评估,现有的透水路面渗透率现场测试装置和方法还不够完善,存在着测量装置中的水不仅能沿垂直方向渗透,还能发生横向流动,导致测量的渗透系数不能真实反映路面材料的实际渗透性能;亦或是存在着装置复杂、步骤繁琐、测量误差大等缺点。
发明内容
目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种透水路面渗透系数的现场测量装置及方法,将常水头、变水头两种测试方法融合在一起,解决渗透水侧漏、测量不准确的技术问题。
技术方案:为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种透水路面渗透系数的现场测量装置,包括内圈PVC管、外圈PVC管、马里奥特瓶、数字显示深度游标尺;所述内圈PVC管、外圈PVC管同轴设置,内圈PVC管、外圈PVC管与待测试路面接触区域涂覆玻璃胶进行密封;所述马里奥特瓶设有两个;
两个马里奥特瓶分别与内圈PVC管、外圈PVC管连通,形成常水头工作状态下的渗透系数现场测量装置;
一个马里奥特瓶与外圈PVC管连通,内圈PVC管内放置数字显示深度游标尺,形成变水头工作状态下的渗透系数现场测量装置。
进一步地,所述马里奥特瓶包括螺纹杆、波纹软管、出水管、进水管、通气管,出水管上设有止水阀A,进水管上设有止水阀B,通气管上设有止水阀C;所述螺纹杆穿过马里奥特瓶的瓶盖并伸入瓶内,波纹软管套置在螺纹杆上;通气管穿插在瓶盖上,出水管、进水管分别设置于马里奥特瓶下部两侧。
进一步地,所述内圈PVC管的直径是外圈PVC管的直径的二分之一,内圈PVC管与外圈PVC管的高度相等。
进一步地,所述进水管、出水管的内径相等。
进一步地,所述数字显示深度游标尺的量程为0~H,H为内圈PVC管的高度。
一种透水路面渗透系数的现场测量方法,使用前述装置进行操作,其特征在于:包括如下过程,
步骤一:将待测路面清扫干净,然后将内圈PVC管和外圈PVC管放置在清扫后的初始路面区域表面,使用玻璃胶将内圈PVC管、外圈PVC管与待测路面接触处密封,并检查密封性;
步骤二:分别用支架支起两个马里奥特瓶,调节螺纹杆使瓶内波纹软管底端与内圈PVC管顶端持平,将两个马里奥特瓶的出水管分别引至内圈PVC管和外圈PVC管的顶部,打开止水阀B和止水阀C使进水管进水,待马里奥特瓶内的液面高度上升至与瓶口相距5cm处,关闭止水阀B,然后关闭止水阀C;
步骤三:直接从管口处向内圈PVC管和外圈PVC管内注水至管顶部,观察内圈PVC管的液面下降速率,反复操作注水步骤,待内圈PVC管液面下降速率趋于稳定后再次直接注水至管顶部;
步骤四:同时打开两个马里奥特瓶的止水阀A,改用马里奥特瓶向两个PVC管注水,采用
常水头法进行渗透系数测量;以一定时间间隔记录马里奥特瓶的液面下降高度,直至马里
奥特瓶内的液面下降速率趋于稳定,停止记录;将实验数据做线性拟合,求出斜率k,代入公
式求出渗透系数K,其中A 1 为内圈PVC管的截面积、A 2 为马里奥特瓶的截面积、H为
内圈PVC管的高度、L为待测路面厚度;若渗透系数K大于或等于0.01cm/s,继续采用常水头
法进行测量,若渗透系数K小于0.01cm/s,则改用变水头发进行测量;
所述变水头法为:外圈PVC管仍然采用马里奥特瓶持续供水,内圈PVC管注满水后液面
自由下降,用数字显示深度游标尺测量时间点t 1 、t 2 所对应的内圈PVC管中的水头高度h 1 、 h 2 ,根据所测数据求出渗透系数,L为待测路面厚度。
进一步地,所述步骤四中,在观察马里奥特瓶内的液面下降速率时,若马里奥特瓶内的储水量不足,则需关闭止水阀A,打开止水阀B和止水阀C,待液面高度达到与瓶口相距5cm的要求后,关闭止水阀B和止水阀C;重新从管口处向内圈PVC管和外圈PVC管内注水至管顶部,然后打开止水阀A,继续用马里奥特瓶向两个PVC管注水,从0min开始重新记录马里奥特瓶的液面下降高度,直至马里奥特瓶内的液面下降速率趋于稳定。
进一步地,为了确保数据的准确性,在每个测量点重复进行独立的渗透系数测量
实验,直到获得三组有效数据;对于常水头法,分别对三组有效数据进行线性拟合,求出斜
率平均值,然后利用斜率平均值求得渗透系数;对于变水头法,三组有
效数据分别求得渗透系数,然后求得三个渗透系数的平均值。
有益效果:本发明提供的一种透水路面渗透系数的现场测量装置及方法,将常水头、变水头两种测试方法融合在一起,运用较为简单的装置和操作技术,在不破坏现场路面的情况下准确地测量出路面渗透率,并且各部件之间密封性良好,测量结果误差小、精度高。
附图说明
图1为本发明常水头测量工作状态下的装置结构示意图;
图2为本发明常水头测量工作状态下的装置俯视示意图;
图3为本发明变水头测量工作状态下的装置结构示意图;
图4为本发明变水头测量工作状态下的装置俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种透水路面渗透系数的现场测量装置,包括内圈PVC管1、外圈PVC管2、马里奥特瓶4、数字显示深度游标尺13;所述内圈PVC管1、外圈PVC管2同轴设置,内圈PVC管1、外圈PVC管2与待测试路面接触区域涂覆玻璃胶3进行密封;所述内圈PVC管1的直径是外圈PVC管2的直径的二分之一,内圈PVC管的直径为150mm,外圈PVC管的直径为300mm;内圈PVC管1与外圈PVC管2的高度相等,均为300mm。设置同轴的内、外PVC管的目的是:外圈PVC管可防止入渗水的水平扩散,让内圈PVC管内的水仅发生垂直入渗,提高测量准确性。
所述马里奥特瓶4设有两个,所述马里奥特瓶4包括螺纹杆5、波纹软管6、出水管7、进水管9、通气管11,出水管7上设有止水阀A8,进水管9上设有止水阀B10,通气管11上设有止水阀C12;所述螺纹杆5穿过马里奥特瓶的瓶盖并伸入瓶内,波纹软管6套置在螺纹杆5上;通气管11穿插在瓶盖上,出水管7、进水管9分别设置于马里奥特瓶4下部两侧。马里奥特瓶4的容积为80L。
两个马里奥特瓶4分别与内圈PVC管1、外圈PVC管2连通,形成常水头工作状态下的渗透系数现场测量装置,如图1、图2所示;
一个马里奥特瓶4与外圈PVC管2连通,内圈PVC管1内放置数字显示深度游标尺13,形成变水头工作状态下的渗透系数现场测量装置,如图3、图4所示。所述数字显示深度游标尺13的量程为0~300mm。
一种透水路面渗透系数的现场测量方法,包括如下过程:
步骤一:将待测路面清扫干净,然后将内圈PVC管1和外圈PVC管2放置在清扫后的初始路面区域表面,使用玻璃胶3将内圈PVC管1、外圈PVC管2与待测路面接触处密封,并检查密封性;
密封性的检查:向每个PVC管中直接加水,若观察到有泄漏情况则暂停试验,待干燥后填补玻璃胶进行密封。
步骤二:分别用支架支起两个马里奥特瓶4,调节螺纹杆5使瓶内波纹软管6底端与内圈PVC管1顶端持平,将两个马里奥特瓶4的出水管7分别引至内圈PVC管1和外圈PVC管2的顶部,打开止水阀B10和止水阀C12使进水管9进水,待马里奥特瓶4内的液面高度上升至与瓶口相距5cm处,关闭止水阀B10,然后关闭止水阀C12。
步骤三:直接从管口处向内圈PVC管1和外圈PVC管2内注水至管顶部,观察内圈PVC管1的液面下降速率,反复操作注水步骤,待内圈PVC管1液面下降速率趋于稳定后再次直接注水至管顶部;受到透水路面渗透性影响,这个过程一般持续10min或更长时间。
步骤四:同时打开两个马里奥特瓶4的止水阀A8,改用马里奥特瓶向两个PVC管注水,采用常水头法进行渗透系数测量;以一定时间间隔记录马里奥特瓶4的液面下降高度,直至马里奥特瓶4内的液面下降速率趋于稳定,停止记录;根据实际情况,间隔时间可以选择为1min、2min、3min或4min;
在观察马里奥特瓶4内的液面下降速率时,若马里奥特瓶4内的储水量不足,则需关闭止水阀A8,打开止水阀B10和止水阀C12,待液面高度达到与瓶口相距5cm的要求后,关闭止水阀B10和止水阀C12;重新从管口处向内圈PVC管1和外圈PVC管2内注水至管顶部,然后打开止水阀A8,继续用马里奥特瓶向两个PVC管注水,从0min开始重新记录马里奥特瓶4的液面下降高度,直至马里奥特瓶4内的液面下降速率趋于稳定。
将获得的有效实验数据做线性拟合,求出斜率k,代入公式求出渗透系
数K,其中A 1 为内圈PVC管的截面积、A 2 为马里奥特瓶的截面积、H为内圈PVC管的高度、L为待
测路面厚度;若渗透系数K大于或等于0.01cm/s,继续采用常水头法进行测量,若渗透系数K
小于0.01cm/s,则改用变水头发进行测量;
所述变水头法为:外圈PVC管2仍然采用马里奥特瓶4持续供水,内圈PVC管1注满水后液
面自由下降,用数字显示深度游标尺13测量时间点t 1 、t 2 所对应的内圈PVC管1中的水头高度h 1 、h 2 ,根据所测数据求出渗透系数,L为待测路面厚度。
为了确保数据的准确性,在每个测量点重复进行独立的渗透系数测量实验,直到
获得三组有效数据;对于常水头法,分别对三组有效数据进行线性拟合,求出斜率平均值,然后利用斜率平均值求得渗透系数;对于变水头法,三组有效数据分
别求得渗透系数,然后求得三个渗透系数的平均值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种透水路面渗透系数的现场测量装置,其特征在于:包括内圈PVC管(1)、外圈PVC管(2)、马里奥特瓶(4)、数字显示深度游标尺(13);所述内圈PVC管(1)、外圈PVC管(2)同轴设置,内圈PVC管(1)、外圈PVC管(2)与待测试路面接触区域涂覆玻璃胶(3)进行密封;所述马里奥特瓶(4)设有两个;
两个马里奥特瓶(4)分别与内圈PVC管(1)、外圈PVC管(2)连通,形成常水头工作状态下的渗透系数现场测量装置;
一个马里奥特瓶(4)与外圈PVC管(2)连通,内圈PVC管(1)内放置数字显示深度游标尺(13),形成变水头工作状态下的渗透系数现场测量装置。
2.根据权利要求1所述的一种透水路面渗透系数的现场测量装置,其特征在于:所述马里奥特瓶(4)包括螺纹杆(5)、波纹软管(6)、出水管(7)、进水管(9)、通气管(11),出水管(7)上设有止水阀A(8),进水管(9)上设有止水阀B(10),通气管(11)上设有止水阀C(12);所述螺纹杆(5)穿过马里奥特瓶的瓶盖并伸入瓶内,波纹软管(6)套置在螺纹杆(5)上;通气管(11)穿插在瓶盖上,出水管(7)、进水管(9)分别设置于马里奥特瓶(4)下部两侧。
3.根据权利要求1所述的一种透水路面渗透系数的现场测量装置,其特征在于:所述内圈PVC管(1)的直径是外圈PVC管(2)的直径的二分之一,内圈PVC管(1)与外圈PVC管(2)的高度相等。
4.根据权利要求2所述的一种透水路面渗透系数的现场测量装置,其特征在于:所述进水管(7)、出水管(9)的内径相等。
5.根据权利要求1所述的一种透水路面渗透系数的现场测量装置,其特征在于:所述数字显示深度游标尺(13)的量程为0~H,H为内圈PVC管(1)的高度。
6.一种透水路面渗透系数的现场测量方法,使用权利要求1-5任一项所述的装置进行操作,其特征在于:包括如下过程,
步骤一:将待测路面清扫干净,然后将内圈PVC管(1)和外圈PVC管(2)放置在清扫后的初始路面区域表面,使用玻璃胶(3)将内圈PVC管(1)、外圈PVC管(2)与待测路面接触处密封,并检查密封性;
步骤二:分别用支架支起两个马里奥特瓶(4),调节螺纹杆(5)使瓶内波纹软管(6)底端与内圈PVC管(1)顶端持平,将两个马里奥特瓶(4)的出水管(7)分别引至内圈PVC管(1)和外圈PVC管(2)的顶部,打开止水阀B(10)和止水阀C(12)使进水管(9)进水,待马里奥特瓶(4)内的液面高度上升至与瓶口相距5cm处,关闭止水阀B(10),然后关闭止水阀C(12);
步骤三:直接从管口处向内圈PVC管(1)和外圈PVC管(2)内注水至管顶部,观察内圈PVC管(1)的液面下降速率,反复操作注水步骤,待内圈PVC管(1)液面下降速率趋于稳定后再次直接注水至管顶部;
步骤四:同时打开两个马里奥特瓶(4)的止水阀A(8),改用马里奥特瓶向两个PVC管注
水,采用常水头法进行渗透系数测量;以一定时间间隔记录马里奥特瓶(4)的液面下降高
度,直至马里奥特瓶(4)内的液面下降速率趋于稳定,停止记录;将实验数据做线性拟合,求
出斜率k,代入公式求出渗透系数K,其中A 1 为内圈PVC管的截面积、A 2 为马里奥特
瓶的截面积、H为内圈PVC管的高度、L为待测路面厚度;若渗透系数K大于或等于0.01cm/s,
继续采用常水头法进行测量,若渗透系数K小于0.01cm/s,则改用变水头发进行测量;
7.根据权利要求6所述的一种透水路面渗透系数的现场测量方法,其特征在于:所述步骤四中,在观察马里奥特瓶(4)内的液面下降速率时,若马里奥特瓶(4)内的储水量不足,则需关闭止水阀A(8),打开止水阀B(10)和止水阀C(12),待液面高度达到与瓶口相距5cm的要求后,关闭止水阀B(10)和止水阀C(12);重新从管口处向内圈PVC管(1)和外圈PVC管(2)内注水至管顶部,然后打开止水阀A(8),继续用马里奥特瓶向两个PVC管注水,从0min开始重新记录马里奥特瓶(4)的液面下降高度,直至马里奥特瓶(4)内的液面下降速率趋于稳定。
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