CN111855540A - 一种流向和流量可控的粗颗粒土渗透系数测定的简便试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流向和流量可控的粗颗粒土渗透系数测定的简便试验装置，渗透装置包括渗透箱，渗透箱内设置试样箱，渗透箱的上下两端设置排水阀，渗透箱的上端设置排气阀，试样箱的顶壁上设置侧缘，渗透箱的内壁上对应侧缘设置挡缘，试样箱的底部设置多个透水孔，流量控制系统包括三通接头，三通接头连接贯通于渗透箱的下端，三通接头与渗透箱的连接端设置流量计，三通接头的三侧端头处均设置控制阀，测量装置包括测压管，测压管由上测压管与下测压管组成，渗透箱的上下两端与上测压管、下测压管均通过软管连接贯通，本发明通过阀门的开关及进水的方式，控制水的渗流方向，模拟实际工程中不同的渗流方向。
Description
技术领域
本发明涉及土渗透系数测定领域，具体涉及一种流向和流量可控的粗颗粒土渗透系数测定的简便试验装置。
背景技术
按照《土的分类标准》(GBJ145-90)规定，粗粒土指粒径在0.075mm—60mm之间的土颗粒。这类土主要用于水利、公路、铁路中，如坝基、路基的填料。对于这些工程而言，渗透引起的变形、破坏是一个常见问题。以铁路为例，道砟的退化和脏污化会降低道床的渗透性能，从而影响铁路道床的承载力，威胁列车的运行安全。因此，在铁路的建设和运营中，要进行渗透性能测试，确保道床拥有良好的渗透性。
水在粗粒土中的渗透路径要比在细粒土中的渗透路径复杂的多，在目前工程中用来测试土渗透性能的试验装置尺寸较小，将其用于粗粒土的渗透性能测试时不可避免地会受到尺寸效应的影响，不能较准确地反映粗粒土的真实渗透性能。同时，在测量不同组别粗粒土渗透性能时，试样的更换极为不便，试验效率偏低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了克服现有技术不足，现提出一种流向和流量可控的粗颗粒土渗透系数测定的简便试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
本发明通过如下技术方案实现：本发明提出了一种流向和流量可控的粗颗粒土渗透系数测定的简便试验装置，包括渗透装置、流量控制系统以及测量装置，所述渗透装置包括渗透箱，所述渗透箱内设置试样箱，所述试样箱由固定于渗透箱底部的支撑腿支撑，所述渗透箱的上下两端设置排水阀，所述渗透箱的上端设置排气阀，所述试样箱的顶壁上设置侧缘，所述渗透箱的内壁上对应侧缘设置挡缘，所述试样箱的底部设置多个透水孔，所述流量控制系统包括三通接头，所述三通接头连接贯通于渗透箱的下端，所述三通接头与渗透箱的连接端设置流量计，所述三通接头的三侧端头处均设置控制阀，所述测量装置包括测压管，所述测压管由固定于渗透箱上的支架竖直支撑固定，所述测压管由上测压管与下测压管组成，所述渗透箱的上下两端与上测压管、下测压管均通过软管连接贯通。
进一步而言，所述挡缘与侧缘之间设置密封垫。
进一步而言，所述试样箱内设置试样。
进一步而言，所述试样箱内对应试样的上下两层铺设有透水石。
进一步而言，所述试样箱的顶部设置提手。
(三)有益效果
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
1、通过调整阀门，达到改变水渗流方向的需求。当模拟地表水或降水在重力作用下的向下渗透时，可以控制阀门的开关，使装置中水从上往下渗透；当模拟地下水向上渗透及管涌现象时，可以控制阀门的开关，使装置中水从下往上渗透。
2、本发明采用三通接头、控制阀和流量计组成的流量控制系统控制进入渗透箱流量的大小。三通接头通过球阀控制进水和排水的大小，通过流量计反映实时的流量大小，能够准确的控制进入渗透装置的水流大小，得到恒定的水头差。同时还可以改变渗透的水力梯度，得到不同水力梯度情况下，试样的渗透性能
附图说明
图1是本发明结构示意图。
1-渗透箱；11-支撑腿；12-排水阀；13-排气阀；14-挡缘；15-密封垫；2-试样箱；21-侧缘；22-试样；23-透水石；24-提手；3-三通接头；31-流量计；32-控制阀；4-测压管；41-上测压管；42-下测压管；43-软管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示的一种流向和流量可控的粗颗粒土渗透系数测定的简便试验装置，包括渗透装置、流量控制系统以及测量装置，所述渗透装置包括渗透箱1，所述渗透箱1内设置试样箱2，所述试样箱2由固定于渗透箱1底部的支撑腿11支撑，所述渗透箱1的上下两端设置排水阀12，所述渗透箱1的上端设置排气阀13，所述试样箱2的顶壁上设置侧缘21，所述渗透箱1的内壁上对应侧缘21设置挡缘14，所述试样箱2的底部设置多个透水孔，所述流量控制系统包括三通接头3，所述三通接头3连接贯通于渗透箱1的下端，所述三通接头3与渗透箱1的连接端设置流量计31，所述三通接头3的三侧端头处均设置控制阀32(控制阀32于三通接头3的下端接头处为下排水控制阀、最外侧端头处为水源控制阀、与渗透箱1相接的端头处为进水控制阀)，所述测量装置包括测压管4，所述测压管4由固定于渗透箱1上的支架15竖直支撑固定，所述测压管4由上测压管41与下测压管42组成，所述渗透箱1的上下两端与上测压管41、下测压管42均通过软管43连接贯通。
优选的，挡缘14与侧缘21之间设置密封垫15。
优选的，试样箱2内设置试样22。
进一步而言，试样箱2内对应试样22的上下两层铺设有透水石23。
优选的，试样箱2的顶部设置提手24。
本发明提到的一种流向和流量可控的粗颗粒土渗透系数测定的简便试验装置，试样箱2、渗透箱1均采用不锈钢定制加工制作，将管件接口焊接在相应位置上，各接口内安装铜丝网，防止细小颗粒的流出。各接口与阀门、管件连接时应缠有生料带，防止水的流失.
其一，当水从下往上流时，
②连接好各装置，检查各装置的密闭性。若有漏水现象，要及时采取措施。
②在试样箱2的底部涂抹防水材料，将不装粗粒土的试样箱2放入渗透箱中，在试样箱中放入两块透水石。
③关闭三通接头3上的下排水控制阀，水源控制阀，打开排气阀13，渗透箱1上端的排水阀12，然后，打开三通接头3上的进水控制阀、水源控制阀，使水流入试样箱2。
④当排气阀13处有水流出时，关闭排气阀13。
⑤当渗透箱1的上端的排水阀12有水流出时，调节三通接头3上的进水控制阀、水源控制阀、下排水控制阀，使试样箱1中的水面高度保持不变，且始终有水流出。
⑥待测压管4水头稳定后，记录此时的两测压管4上的水头差及流量计43的流量。
⑦关闭三通接头3上的进水控制阀、水源控制阀、下排水控制阀，将试样箱2取出，填入试样，并在上下两面放置透水石23，重新放入渗透箱1。重复上述操作。并将流量计43的流量设置为⑥中相同的流量。
⑧待测压管4水头稳定后，记录此时的水头差，t时间内量筒中的流量Q，以及此时的水温T。
⑨根据达西定律，温度T时试样的渗透系数为：
其中——温度T时试样的渗透系数；
——温度，试验时水温；
——时间；
——时间t内的流量，根据量筒的测量得到；
——试样的厚度，即为试样箱的高度；
——装有试样时的水头差；
——未装试样时的水头差；
——试样的面积，即试样箱的底面积。
⑩取出试样箱1，更换不同粗粒土试样，测试不同粗粒土的渗透系数。
其二，当水从上往下流时，
①连接好各装置，检查各装置的密闭性。若有漏水现象，要及时采取措施；
②按透水石、试样、透水石在试样箱中装填试样；
③关闭三通接头3上的进水控制阀、水源控制阀、排水控制阀，然后，打进水控制阀、水源控制阀，使水流入渗透箱；
④当水从渗透箱1上端的排水阀12流出时，打开其上下端的排水阀12，并同步打开三通接头3上的进水控制阀、下排水控制阀；
⑤调节三通接头3上的进水控制阀、下排水控制阀，使水不断的从排水控制阀，渗透箱1下端的排水阀12、上端的排水阀12中流出；
⑥记录渗透箱1下端的排水阀12底部到其上端的排水阀12底部的垂直距离，记录流量计读数q，记录水温T；
⑦根据达西定律，稳定T时试样的渗透系数为：
其中——温度T时试样的渗透系数；
——温度，试验时水温；
——流量计读数；
——试样的厚度，即为试样箱的高度；
——上下排水阀底部之间的距离；
——试样的面积，即试样箱的底面积。
⑧取出试样箱，更换不同粗粒土试样，测试不同粗粒土的渗透系数
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (5)
1.一种流向和流量可控的粗颗粒土渗透系数测定的简便试验装置，其特征在于：包括渗透装置、流量控制系统以及测量装置，所述渗透装置包括渗透箱(1)，所述渗透箱(1)内设置试样箱(2)，所述试样箱(2)由固定于渗透箱(1)底部的支撑腿(11)支撑，所述渗透箱(1)的上下两端设置排水阀(12)，所述渗透箱(1)的上端设置排气阀(13)，所述试样箱(2)的顶壁上设置侧缘(21)，所述渗透箱(1)的内壁上对应侧缘(21)设置挡缘(14)，所述试样箱(2)的底部设置多个透水孔，所述流量控制系统包括三通接头(3)，所述三通接头(3)连接贯通于渗透箱(1)的下端，所述三通接头(3)与渗透箱(1)的连接端设置流量计(31)，所述三通接头(3)的三侧端头处均设置控制阀(32)，所述测量装置包括测压管(4)，所述测压管(4)由固定于渗透箱(1)上的支架(15)竖直支撑固定，所述测压管(4)由上测压管(41)与下测压管(42)组成，所述渗透箱(1)的上下两端与上测压管(41)、下测压管(42)均通过软管(43)连接贯通。
2.根据权利要求1所述的流向和流量可控的粗颗粒土渗透系数测定的简便试验装置，其特征在于：所述挡缘(14)与侧缘(21)之间设置密封垫(15)。
3.根据权利要求1所述的流向和流量可控的粗颗粒土渗透系数测定的简便试验装置，其特征在于：所述试样箱(2)内设置试样(22)。
4.根据权利要求3所述的流向和流量可控的粗颗粒土渗透系数测定的简便试验装置，其特征在于：所述试样箱(2)内对应试样(22)的上下两层铺设有透水石(23)。
5.根据权利要求1所述的流向和流量可控的粗颗粒土渗透系数测定的简便试验装置，其特征在于：所述试样箱(2)的顶部设置提手(24)。
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Cited By (2)
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| CN114878437A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-08-09 | 四川大学 | 一种尾矿库中软式透水管渗透性能的测试装置及测试方法 |
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