CN203259447U - 光控加压快速渗透试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光控加压快速渗透试验装置，包括用于同时对两份土样进行加压快速渗透试验的双联单管渗透仪、无线信号发送器、无线信号接收器和用于对所述无线信号进行处理的计算机；所述双联单管渗透仪包括供水箱、第一压力源、第一精密调压表、第一切换三通阀、第一水位管、第一光电信号传感器、第一进水与渗透切换三通阀、第一加载两通阀、第一渗压容器、第二压力源、第二精密调压表、第二水位管、第二光电信号传感器、第二进水与渗透切换三通阀、第二加载两通阀以及第二渗压容器；本实用新型可以大大缩短试验时间周期、减少试验误差、降低通信技术成本、减少硬件设置的工作量，以及排除通信网络的干扰和出错和提高数据传输效率。

Description

光控加压快速渗透试验装置

技术领域

本实用新型涉及土工试验技术领域，尤其涉及一种光控加压快速渗透试验装置。 

背景技术

随着国民经济的不断发展，我国地下空间的开发与利用越来越被人们所重视，因此土木建筑与岩土工程的应用技术和土工试验的各项参数的测试要求越来越高。渗透试验是为计算各个土层和各个土性提供渗透系数重要指标，特别是计算建筑物的沉降，深基坑开挖的渗流量，土坝堤岸的渗漏和管涌等。 

目前国内的土工试验室，不论釆用北京华勘仪器公司，或南京的土壤仪器厂，还是市场提供的自动化土工仪器设备，均采用s485或s232有线串口。在实际应用中一个试验室一般会有多台渗透仪，比如天津某设计院有一百多台渗透仪，若采用现有方式则现场安装接线、使用及后续维护都会非常麻烦，材料、人工成本都较高。由于RS485本身性能所限，设备越多通讯距离及可靠性都会随之下降。 

此外，大家知道，渗透试验是为计算各个土层和各个土性提供渗透系数重要指标，特别是计算建筑物的沉降，深基坑开挖的渗流量，土坝堤岸的渗漏和管涌等。而每次的试验量大，时间较长。 

因此，本领域的技术人员致力于开发一种可以大大缩短试验时间周期、减少试验误差、降低通信技术成本、减少硬件设置的工作量，排除通信网络的干扰和出错，提高数据传输效率的光控加压快速渗透试验装置。 

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述不足，本实用新型提出一种可以大大缩短试验时间周期、减少试验误差、降低通信技术成本、减少硬件设置的工作量，排除通信 网络的干扰和出错，提高数据传输效率的光控加压快速渗透试验装置。 

为实现上述目的，本实用新型提供了一种光控加压快速渗透试验装置，包括用于同时对两份土样进行加压快速渗透试验的双联单管渗透仪、用于无线传输所述双联单管渗透仪上的水位信息的无线信号发送器、用于接收无线信号的无线信号接收器和用于对所述无线信号进行处理的计算机。 

所述双联单管渗透仪包括供水箱、第一压力源、第一精密调压表、第一切换三通阀、第一水位管、第一光电信号传感器、第一进水与渗透切换三通阀、第一加载两通阀、第一渗压容器、第二压力源、第二精密调压表、第二水位管、第二光电信号传感器、第二进水与渗透切换三通阀、第二加载两通阀以及第二渗压容器。 

所述第一压力源通过输出管道连接到所述第一切换三通阀上，所述第一精密调压表设置在所述输出管道上，所述第一切换三通阀的一输出阀口连接所述第一水位管和第二水位管，另一输出阀口连接到所述供水箱上，所述供水箱上设置有供水管道，所述供水管道通过第一进水与渗透切换三通阀与所述第一水位管和所述第一渗压容器连接，所述供水管道通过第二进水与渗透切换三通阀与所述第二水位管和所述第二渗压容器连接。 

所述第二压力源通过输出管道分别连接所述第一加载两通阀和所述第二加载两通阀，所述第一加载两通阀连接到所述第一渗压容器内，所述第二加载两通阀连接到所述第二渗压容器内，所述第二精密调压表设置在所述输出管道上。 

所述第一光电信号传感器设置在所述第一水位管上，用于检测所述第一水位管内的水位信息，所述第二光电信号传感器设置在所述第二水位管上，用于检测所述第二水位管内的水位信息，所述第一光电信号传感器和所述第二光电信号传感器与所述无线信号发送器信号连接，所述无线信号发送器与所述无线信号接收器信号连接，所述无线信号接收器与所述计算机信号连接。 

作为本实用新型进一步改进，所述第一渗压容器包括带有进气口的土样加载团结气缸、带有进水口的容器底座、土样环刀和上盖帽，所述土样环刀密封设置在所述容器底座上，所述上盖帽滑动嵌设在所述土样环刀的上端口处，所 述土样环刀与所述容器底座和所述上盖帽之间分别通过密封器件进行密封连接，所述土样加载团结气缸设置在所述容器底座的下方，用于顶升所述容器底座，所述进气口与所述第一加载两通阀连接，所述进水口与所述第一进水与渗透切换三通阀连接。 

作为本实用新型进一步改进，所述第二渗压容器包括带有进气口的土样加载团结气缸、带有进水口的容器底座、土样环刀和上盖帽，所述土样环刀密封设置在所述容器底座上，所述上盖帽滑动嵌设在所述土样环刀的上端口处，所述土样环刀与所述容器底座和所述上盖帽之间分别通过密封器件进行密封连接，所述土样加载团结气缸设置在所述容器底座的下方，用于顶升所述容器底座，所述进气口与所述第二加载两通阀连接，所述进水口与所述第二进水与渗透切换三通阀连接。 

作为本实用新型进一步改进，所述第一精密调压表上设置有一气压精密压力表。 

作为本实用新型进一步改进，所述第二精密调压表上设置有一气压精密压力表。 

作为本实用新型进一步改进，所述第一水位管和所述第二水位管的上端面导通设置有一进气三通接头，所述第一压力源通过所述第一切换三通阀的一输出阀口连接进气三通接头。 

作为本实用新型进一步改进，所述无线信号发送器上设置有信号放大器、A/D转换器和数字滤波器。 

本实用新型的光控加压快速渗透试验装置有益效果如下： 

1.采用所述双联单管渗透仪可以同时对多份土样进行试验，同时在试验过程中可以通过压力源提高渗透水压力和土样压力，根据渗透试验原理（达西定律），水头梯度与渗透时间呈反比关系，可见本实用新型通过提高渗透水压力的方法，可实现缩短渗透试验时间，大大缩短试验时间周期。 

2.本实用新型可根据土样取土深度不同通过所述土样加载团结气缸施加相应的固结压力，更加逼真地模拟现场实际情况，减少试验误差。 

3.本实用新型引入无线通信技术，实现了各仪器之间无需再有电缆连接，甚至各仪器和计算机无需一定放在一个房间，即便在不同房间也能正常传输数据，有效地解决了上述问题，实现了降低通信技术成本、减少硬件设置的工作量，排除了通信网络的干扰和出错，提高数据传输效率的实用新型目的。 

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。 

附图说明

图1为本具体实施例的光控加压快速渗透试验装置主视图。 

图2为本具体实施例的数据采集器的组成模块示意图。 

图3为本具体实施例的接收处理系统的组成模块示意图。 

具体实施方式

图1为本具体实施例的光控加压快速渗透试验装置主视图。如图1所示，本实施例提出一种光控加压快速渗透试验装置，包括用于同时对两份土样进行加压快速渗透试验的双联单管渗透仪1、用于无线传输所述双联单管渗透仪上的水位信息的无线信号发送器2、用于接收无线信号的无线信号接收器3和用于对所述无线信号进行处理的计算机4。 

双联单管渗透仪1包括供水箱101、第一压力源102、第一精密调压表103、第一切换三通阀104、第一水位管105、第一光电信号传感器106、第一进水与渗透切换三通阀107、第一加载两通阀108、第一渗压容器109、第二压力源110、第二精密调压表111、第二水位管112、第二光电信号传感器113、第二进水与渗透切换三通阀114、第二加载两通阀115以及第二渗压容器116。 

第一压力源102通过输出管道连接到第一切换三通阀104上，第一精密调压表103设置在所述输出管道上，第一切换三通阀104的一输出阀口同时连接第一水位管105和第二水位管112，另一输出阀口连接到供水箱101上，供水箱101上设置有供水管道，所述供水管道通过第一进水与渗透切换三通阀107 与第一水位管105和第一渗压容器109同时连接，所述供水管道通过第二进水与渗透切换三通阀114与第二水位管112和第二渗压容器116同时连接。 

第二压力源110通过输出管道分别连接第一加载两通阀108和第二加载两通阀115，第一加载两通阀108连接到第一渗压容器109内，第二加载两通阀115连接到第二渗压容器116内，第二精密调压表111设置在所述输出管道上。 

第一光电信号传感器106设置在第一水位管105上，用于检测第一水位管105内的水位信息，第二光电信号传感器113设置在第二水位管112上，用于检测第二水位管112内的水位信息，第一光电信号传感器106和第二光电信号传感器113与无线信号发送器2信号连接，无线信号发送器2与无线信号接收器3信号连接，无线信号接收器3与计算机4信号连接。 

具体的，如图1所示，第一渗压容器109和第二渗压容器116结构相同，均包括带有进气口的土样加载团结气缸117、带有进水口的容器底座118、土样环刀119和上盖帽120，土样环刀119密封设置在容器底座118上，上盖帽120滑动嵌设在土样环刀119的上端口处，土样环刀119与容器底座118和上盖帽120之间分别通过密封器件进行密封连接，土样加载团结气缸117设置在容器底座118的下方，用于顶升容器底座118。其中，所述第一渗压容器109的进气口与第一加载两通阀108对应连接，第一渗压容器109的进水口与第一进水与渗透切换三通阀107连接。第二渗压容器116的进气口与第二加载两通阀115对应连接，第二渗压容器116的进水口与第二进水与渗透切换三通阀114连接。 

示例性的，第一精密调压表103和第二精密调压表111上各设置有一气压精密压力表121。第一水位管105和第二水位管112的上端面导通设置有一进气三通接头122，第一压力源102通过第一切换三通阀104的一输出阀口连接进气三通接头122，同时为第一水位管105和第二水位管112加压。此外，在所述无线信号发送器上还设置有信号放大器、A/D转换器和数字滤波器。上述各部件均可采用常用外购件，此处不再赘述。 

作为本实施例的进一步具体实施方式，第一压力源和第二压力源可选用空气压缩机或储气罐，同时还可加设减压阀和汽水过滤器等部件。第一渗压容器 和第二渗压容器内还可以加设上下透水板等部件。如图2所示，还可将所述信号放大器、A/D转换器、数字滤波器、传感器电源以及无线信号发送器集成设置为一个数据采集器。如图3所示，在计算机上可内置一个接收处理系统，包括无线信号接收器、试验管理模块、数据处理保持模块、历史数据查看模块和生成报表报告模块等。第一光电信号传感器106和第二光电信号传感器113通过有线或无线的方式将信号传输到数据采集器中，数据采集器通过无线信号发送器2无线信号传输到所述无线信号接收器3中，将相关信息输入到计算机4内的所述接收处理系统进行处理。 

示例性的，本实施例的光控加压快速渗透试验装置的具体应用如下： 

1.首先将土样放置在双联单管渗透仪1的第一渗压容器109和第二渗压容器116的容器底座118上，然后盖上上盖帽120，将土样封闭在土样环刀119内。 

2.根据土样取土深度施加相应的固结压力，即启动第二压力源110同时操控第一加载两通阀108和第二加载两通阀115，实现土样加载团结气缸117顶升容器底座118逐渐上升，上盖帽120保持位置不变，土样环刀119内的容积逐渐减小，内置的土样所受的压力逐渐上升，实现更加逼真的模拟现场实际情况，有效的减小试验误差。 

3.在到达预定土样压力值后，再将第一水位管105和第二水位管112内的渗透水对应导通到第一渗压容器109和第二渗压容器116内，同时还将启动第一压力源102对第一水位管105和第二水位管112内的渗透水进行加压，提高其渗透压力，进一步缩短渗透试验时间周期。 

4.在渗透水进入土样后，第一水位管105和第二水位管112各自的水位落差将实时动态地反应出第一渗压容器109和第二渗压容器116内渗透水量的信息，第一光电信号传感器106和第二光电信号传感器113将获取的渗透水量信息通过无线信号发送器2和无线信号接收器3即可动态实时的将信息传输到计算机4进行数据处理。 

补充说明：在第一水位管105和/或第二水位管112内的水量不足时，可通过对应的第一进水与渗透切换三通阀107和/或第二进水与渗透切换三通阀 114导通供水箱101，对第一水位管105和/或第二水位管112进行补水。其中第一压力源102通过第一切换三通阀104还可选择性的为供水箱101加压，实现快速出水。供水箱101通过第一进水与渗透切换三通阀107和第二进水与渗透切换三通阀114还可选择性的为第一渗压容器109和第二渗压容器116直接输送渗透水。 

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。 

Claims (7)

1.一种光控加压快速渗透试验装置，其特征在于： 

包括用于同时对两份土样进行加压快速渗透试验的双联单管渗透仪、用于无线传输所述双联单管渗透仪上的水位信息的无线信号发送器、用于接收无线信号的无线信号接收器和用于对所述无线信号进行处理的计算机； 

所述双联单管渗透仪包括供水箱、第一压力源、第一精密调压表、第一切换三通阀、第一水位管、第一光电信号传感器、第一进水与渗透切换三通阀、第一加载两通阀、第一渗压容器、第二压力源、第二精密调压表、第二水位管、第二光电信号传感器、第二进水与渗透切换三通阀、第二加载两通阀以及第二渗压容器； 

所述第一压力源通过输出管道连接到所述第一切换三通阀上，所述第一精密调压表设置在所述输出管道上，所述第一切换三通阀的一输出阀口连接所述第一水位管和第二水位管，另一输出阀口连接到所述供水箱上，所述供水箱上设置有供水管道，所述供水管道通过第一进水与渗透切换三通阀与所述第一水位管和所述第一渗压容器连接，所述供水管道通过第二进水与渗透切换三通阀与所述第二水位管和所述第二渗压容器连接； 

所述第二压力源通过输出管道分别连接所述第一加载两通阀和所述第二加载两通阀，所述第一加载两通阀连接到所述第一渗压容器内，所述第二加载两通阀连接到所述第二渗压容器内，所述第二精密调压表设置在所述输出管道上； 

所述第一光电信号传感器设置在所述第一水位管上，用于检测所述第一水位管内的水位信息，所述第二光电信号传感器设置在所述第二水位管上，用于检测所述第二水位管内的水位信息，所述第一光电信号传感器和所述第二光电信号传感器与所述无线信号发送器信号连接，所述无线信号发送器与所述无线信号接收器信号连接，所述无线信号接收器与所述计算机信号连接。 

2.如权利要求1所述的光控加压快速渗透试验装置，其特征在于：所述第一渗压容器包括带有进气口的土样加载团结气缸、带有进水口的容器底座、 土样环刀和上盖帽，所述土样环刀密封设置在所述容器底座上，所述上盖帽滑动嵌设在所述土样环刀的上端口处，所述土样环刀与所述容器底座和所述上盖帽之间分别通过密封器件进行密封连接，所述土样加载团结气缸设置在所述容器底座的下方，用于顶升所述容器底座，所述进气口与所述第一加载两通阀连接，所述进水口与所述第二进水与渗透切换三通阀连接。 

3.如权利要求1所述的光控加压快速渗透试验装置，其特征在于：所述第二渗压容器包括带有进气口的土样加载团结气缸、带有进水口的容器底座、土样环刀和上盖帽，所述土样环刀密封设置在所述容器底座上，所述上盖帽滑动嵌设在所述土样环刀的上端口处，所述土样环刀与所述容器底座和所述上盖帽之间分别通过密封器件进行密封连接，所述土样加载团结气缸设置在所述容器底座的下方，用于顶升所述容器底座，所述进气口与所述第二加载两通阀连接，所述进水口与所述第二进水与渗透切换三通阀连接。 

4.如权利要求1所述的光控加压快速渗透试验装置，其特征在于：所述第一精密调压表上设置有一气压精密压力表。 

5.如权利要求1所述的光控加压快速渗透试验装置，其特征在于：所述第二精密调压表上设置有一气压精密压力表。 

6.如权利要求1所述的光控加压快速渗透试验装置，其特征在于：所述第一水位管和所述第二水位管的上端面导通设置有一进气三通接头，所述第一压力源通过所述第一切换三通阀的一输出阀口连接进气三通接头。 

7.如权利要求1所述的光控加压快速渗透试验装置，其特征在于：所述无线信号发送器上设置有信号放大器、A/D转换器和数字滤波器。 

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