CN203287297U - 一种非饱和粗颗粒土土水特征曲线和渗透系数的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种非饱和粗颗粒土土水特征曲线和渗透系数的试验装置。在圆柱形刚性渗透柱底部有反滤层，反滤层上部装入六层击实后的土样，在每一层同高度处埋设TDR传感器、张力计或湿度计，第一层和第六层土样中埋设孔压计。TDR传感器、孔压计和张力计或湿度计互为90°，水头稳定装置外接提供基准液面的储水容器和水箱，水头稳定装置经排水阀接入反滤层，圆柱形刚性渗透柱的顶板接排水阀。试样饱和后，通过孔压计和水头稳定装置可得粗颗粒的饱和渗透系数；在饱和、排水、蒸发阶段，通过张力计或湿度计和TDR传感器可同时获得不同时刻土体各层基质吸力和含水量随时间的变化过程，从而得到非饱和粗颗粒土水力学参数。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种非饱和土体水力学参数测定装置，尤其是涉及一种非饱和粗颗粒土土水特征曲线和渗透系数的试验装置。
背景技术
非饱和土体的水力学参数包括土水特征曲线和渗透函数，土水特征曲线描述的是基质吸力与含水率（如:饱和度、体积含水率等）之间的关系；渗透函数描述的是渗透系数与基质吸力或含水率之间的关系。这些参数在分析有关非饱和土问题、孔隙介质多相流、污染物地下迁移等问题中起到关键的作用。因此，确定非饱和土水力学参数在非饱和土研究及工程实践中具有十分重要的意义。
目前，测定非饱和土体水力学参数的方法很多，比较常用的方法有两大类：第1类是利用压力板仪、Tempe 仪等仪器在平衡状态下测定非饱和土土水特征曲线，并通过土水特征曲线与渗透函数之的耦合关系推算出各级基质吸力作用下的渗透系数。由于影响非饱和土体土水特征曲线的因素很多，可能会因某一个或多个因素的影响使得土水特征曲线发生较大变化，以致推算出的渗透系数失真；第2类是采用同一状态的二个试样分别测定非饱和土土水特征曲线和渗透函数。该方法仍然没有发展成熟，且存在试验时间长、制样不均匀等问题。因此，如何利用一个试样在较短时间内有效测定非饱和土体水力学参数成为非饱和土研究过程中所关注的重要问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种非饱和粗颗粒土土水特征曲线和渗透系数的试验装置，通过TDR和张力计或湿度计同时测定土体的含水量和基质吸力，从而得到土水特征曲线，并结合孔压计用瞬态剖面法得到粗颗粒土的渗透系数。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型包括圆柱形刚性渗透柱、六个TDR传感器、六个张力计、两个孔压计和六个湿度计；在圆柱形刚性渗透柱底部有反滤层，反滤层上部装入第一层土样击实后，在圆柱形刚性渗透柱轴向同高度处，从外至内同时埋设第一个TDR传感器，第一个张力计或第一个湿度计，依次向上，第六层土样击实后，在同高度处同时埋设第六个TDR传感器，第六个张力计或第六个湿度计，第一层土样和第六层土样中分别埋设第一孔压计和第二孔压计，TDR传感器，孔压计和张力计或湿度计互为90°，水头稳定装置外接提供基准液面的储水容器和水箱，水头稳定装置的一路经第一进水管、第一排水阀接入反滤层一个端口，水头稳定装置的另一路经第二进水管、第二排水阀接入反滤层另一个端口，圆柱形刚性渗透柱的顶板经排水管、第三排水阀排水。
所述第一层土样和第五层土样为等距排列为100mm，第六层为150mm。
所述反滤层由上部为土工织布和下部为砂石垫层组成。
所述TDR探头包括三根并排的探针，三根探针通过连接导线与同轴电缆相连，连接导线、三根探针一端和同轴电缆一端置于长方体环氧树脂内，同轴电缆另一端与电磁波激发器和电磁波接收器相连。
本实用新型具有的有益效果是：
试样饱和后，通过孔压计和水头稳定装置可得粗颗粒的饱和渗透系数；在饱和、排水、蒸发阶段，通过张力计或湿度计和TDR传感器可同时获得不同时刻土体各层基质吸力和含水量随时间的变化过程，从而得到非饱和粗颗粒土水力学参数，为非饱和土体的研究提供一种测量手段。
附图说明
图1是渗透柱模型试验装置正视图。
图2是渗透柱模型试验装置右视图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是图2的B-B剖视图。
图5是TDR结构示意图。
图6是图5的侧视图。
图中：1、渗透柱，2、TDR传感器，3、张力计，4、孔压计，5、湿度计，6、土样，7、土工织物，8、砂石垫层，9、排水阀，10、顶板，11、排水管，12、进水管，13、水头稳定装置，14、储水容器，15、水箱，16、同轴电缆，17、连接导线，18、环氧树脂，19、探针。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1、图2所示，本实用新型包括圆柱形刚性渗透柱1、六个TDR传感器2、六个张力计3、两个孔压计4和六个湿度计5；在圆柱形刚性渗透柱1底部有反滤层，反滤层上部装入击实土样，所用土样为高铁路基B组填料，颗粒粒径大于2mm约占总质量的80%，在圆柱形刚性渗透柱1轴向同高度处，从外至内同时埋设第一个TDR传感器，第一个张力计或第一个湿度计，依次向上，第六层土样击实后，在同高度处同时埋设第六个TDR传感器，第六个张力计或第六个湿度计，第一层土样和第六层土样中分别埋设第一孔压计4和第二孔压计4，TDR传感器，孔压计和张力计或湿度计互为90°，水头稳定装置13外接提供基准液面的储水容器14和水箱15，水头稳定装置13的一路经第一进水管12、第一排水阀9接入反滤层一个端口，水头稳定装置13的另一路经第二进水管12、第二排水阀9接入反滤层另一个端口，圆柱形刚性渗透柱1顶板10经排水管11、第三排水阀排水。
所述第一层土样和第五层土样为等距排列为100mm，第六层为150mm。
如图1、图2所示，反滤层由上部为土工织布7和下部为砂石垫层8组成。
如图5、图6所示， TDR探头包括三根并排的探针19，三根探针19通过连接导线17与同轴电缆16相连，连接导线17、三根探针19一端和同轴电缆16一端置于长方体环氧树脂18内，同轴电缆16另一端与电磁波激发器和电磁波接收器相连。
水头稳定装置提供恒定的水头，作为基准液面，通过孔压计测定试样不同深度处的孔隙水压力，在试样饱和后根据达西定律可得土体的饱和渗透系数。渗透装置由渗透柱、TDR传感器、张力计、孔压计、湿度计、砂石垫层、土工织物组成。试样分六层填装，每一层压实完成后，埋设TDR传感器和张力计，张力计与TDR埋设位置相互成夹角，具体截面图如图3所示。当土体中基质吸力 
时，利用张力计测量土体基质吸力，当基质吸力
时，用湿度计替代张力计，测定土体各层的相对湿度，再根据关系式转换为基质吸力值。张力计和TDR传感器埋设在土体同一高度处，在饱和、排水、蒸发过程中，可同时测得各层土体的含水量和基质吸力变化情况，得到粗颗粒土土水特征曲线，利用张力计测得试样的孔隙水压力分布，并利用瞬态剖面法求得渗透系数。
以上所述粗颗粒的饱和渗透系数，通过孔压计所测的压力水头和基准液面提供的位置水头联合达西定律获得。
以上所述张力计、湿度计示数可以直接通过表盘读出。
以上所述TDR传感器示数利用美国Campbell Scientific公司生产的TDR100数采仪进行实时采集。
本实用新型的工作过程如下：
渗透柱实验过程共分为三个阶段：饱和、排水、蒸发阶段。首先将实验土体放置在50烘箱中烘干24h，然后测得土体的干密度。加入一定量的水配置成目标含水量后，分六层击实装样，控制击实密度，计算出每层所需添加的土体质量。前五层击实完成后试样的高度为100mm，最后一层为150mm。每层试样压实后，在土体中挖出同等体积的孔隙埋设TDR传感器，再次压实后填装下一层试样，两层交界面的土面应刨毛。分层压实填装好试样后，记录TDR的示数，得到试样压实后各层的含水量。打开进水管，从渗透柱底部进水开始饱和试样，直到装置顶部排水口有水流出，水流持续24h后土样视为已达到饱和状态。维持水头稳定装置中的液面为一定值，可得孔压计P1与P2所在面的位置水头差，通过孔压计P1、P2可得压力水头差，利用达西定律得出粗颗粒饱和渗透系数。用张力计替代埋设在土样中的金属棒，再一次进水饱和试样（目的是避免在饱和过程中高吸力作用下造成张力计中水分的汽化）。打开底部排水阀，分若干次排水，每次排水完成后，记录TDR与张力计的示数。排水完成后，打开渗透柱顶盖，让试样在室温条件下蒸发。饱和、排水、蒸发过程中记录TDR和张力计的示数值，绘制出土水特征曲线。通过张力计可得孔隙水压力头分布，利用瞬态剖面法求得非饱和粗颗粒土的渗透系数。
Claims (4)
1.一种非饱和粗颗粒土土水特征曲线和渗透系数的试验装置，其特征在于：包括圆柱形刚性渗透柱（1）、六个TDR传感器（2）、六个张力计（3）、两个孔压计（4）和六个湿度计（5）；在圆柱形刚性渗透柱（1）底部有反滤层，反滤层上部装入第一层土样击实后，在圆柱形刚性渗透柱（1）轴向同高度处，从外至内同时埋设第一个TDR传感器，第一个张力计或第一个湿度计，依次向上，第六层土样击实后，在同高度处同时埋设第六个TDR传感器，第六个张力计或第六个湿度计，第一层土样和第六层土样中分别埋设第一孔压计和第二孔压计，TDR传感器，孔压计和张力计或湿度计互为90°，水头稳定装置（13）外接提供基准液面的储水容器（14）和水箱（15），水头稳定装置（13）的一路经第一进水管、第一排水阀接入反滤层一个端口，水头稳定装置（13）的另一路经第二进水管、第二排水阀接入反滤层另一个端口，圆柱形刚性渗透柱（1）的顶板（10）经排水管、第三排水阀排水。
2.根据权利要求1所述一种非饱和粗颗粒土土水特征曲线和渗透系数的试验装置，其特征在于：所述第一层土样和第五层土样为等距排列为100mm，第六层为150mm。
3.根据权利要求1所述一种非饱和粗颗粒土土水特征曲线和渗透系数的试验装置，其特征在于：所述反滤层由上部为土工织布和下部为砂石垫层组成。
4.根据权利要求1所述一种非饱和粗颗粒土土水特征曲线和渗透系数的试验装置，其特征在于：所述TDR探头包括三根并排的探针（19），三根探针（19）通过连接导线（17）与同轴电缆（16）相连，连接导线（17）、三根探针（19）一端和同轴电缆（16）一端置于长方体环氧树脂（18）内，同轴电缆（16）另一端与电磁波激发器和电磁波接收器相连。
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103308435A (zh) * | 2013-05-29 | 2013-09-18 | 浙江大学 | 非饱和粗颗粒土土水特征曲线和渗透系数的试验装置 |
| CN103792175A (zh) * | 2014-03-03 | 2014-05-14 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种非饱和岩土体定水头反向渗透测试方法 |
| CN103808643A (zh) * | 2014-03-03 | 2014-05-21 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 土体一维固结条件下垂直渗流试验方法 |
| CN104535495A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-04-22 | 上海电机学院 | 便携式土壤张力计密封读取装置 |
| CN104597227A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-05-06 | 浙江大学 | 粗颗粒土双进气值土水特征曲线的测试装置 |
| CN109459366A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-03-12 | 三峡大学 | 一种测定非饱和土渗透系数的装置及方法 |
| CN110579586A (zh) * | 2019-10-16 | 2019-12-17 | 长安大学 | 加卸荷扰动下非饱和土水气二相流运移实验仪及方法 |
| CN111487297A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-08-04 | 中南大学 | 污染土体吸力及孔隙溶液浓度测定方法及装置 |
| CN115493985A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-12-20 | 浙江大学 | 一种超重力温控变水头渗流试验装置及方法 |
| GB2609522A (en) * | 2021-08-02 | 2023-02-08 | Changan Univ | System for collecting water-air-heat data of soil in vadose zone based on internet |
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103308435A (zh) * | 2013-05-29 | 2013-09-18 | 浙江大学 | 非饱和粗颗粒土土水特征曲线和渗透系数的试验装置 |
| CN103792175A (zh) * | 2014-03-03 | 2014-05-14 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种非饱和岩土体定水头反向渗透测试方法 |
| CN103808643A (zh) * | 2014-03-03 | 2014-05-21 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 土体一维固结条件下垂直渗流试验方法 |
| CN103808643B (zh) * | 2014-03-03 | 2016-04-06 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 土体一维固结条件下垂直渗流试验方法 |
| CN104597227A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-05-06 | 浙江大学 | 粗颗粒土双进气值土水特征曲线的测试装置 |
| CN104535495A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-04-22 | 上海电机学院 | 便携式土壤张力计密封读取装置 |
| CN109459366A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-03-12 | 三峡大学 | 一种测定非饱和土渗透系数的装置及方法 |
| CN109459366B (zh) * | 2018-11-21 | 2021-01-26 | 三峡大学 | 一种测定非饱和土渗透系数的装置及方法 |
| CN110579586A (zh) * | 2019-10-16 | 2019-12-17 | 长安大学 | 加卸荷扰动下非饱和土水气二相流运移实验仪及方法 |
| CN111487297A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-08-04 | 中南大学 | 污染土体吸力及孔隙溶液浓度测定方法及装置 |
| CN111487297B (zh) * | 2020-04-24 | 2021-03-30 | 中南大学 | 污染土体吸力及孔隙溶液浓度测定方法及装置 |
| GB2609522A (en) * | 2021-08-02 | 2023-02-08 | Changan Univ | System for collecting water-air-heat data of soil in vadose zone based on internet |
| GB2609522B (en) * | 2021-08-02 | 2023-08-09 | Changan Univ | System for collecting water-air-heat data of soil in vadose zone based on internet |
| CN115493985A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-12-20 | 浙江大学 | 一种超重力温控变水头渗流试验装置及方法 |
| CN115493985B (zh) * | 2022-09-23 | 2024-02-27 | 浙江大学 | 一种超重力温控变水头渗流试验装置及方法 |
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