CN204649589U - 一种原状土样渗透系数测定装置 - Google Patents

一种原状土样渗透系数测定装置 Download PDF

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刘和武
严家平
蔡毅
程方奎
宫传刚
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李冬
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Abstract

本实用新型公开了一种原状土样渗透系数测定装置,包括盛水管套、隔挡槽、测压管、供水管套、楔形密封环、进流开关、支架、进流管、金属滤网、土样采集器、密封环、溢流管、溢流开关、橡胶垫圈、隔挡螺帽、隔挡螺钉、孔槽。土样采集器以螺纹连接的方式与盛水管套及供水管套相接,盛水管套上设有溢流管与溢流开关,可通过控制溢流开关实现变水头与定水头测定方式的切换,供水管套内设金属滤网,防止供水时土样遭受冲刷。本实用型新操作简单方便,生产成本低,提供多种测定方式,结果准确,适于大范围推广。

Description

一种原状土样渗透系数测定装置
技术领域
本实用新型涉及水文地质工程技术领域,尤其涉及一种原状土样渗透系数测定装置。
背景技术
渗透系数是表征岩石透水能力大小的一项重要指标,是进行水文地质、工程地质计算的重要参数。目前在实验室中测定渗透系数的方法可分为定水头法和变水头法两种,定水头测定装置主要针对砂类土及含少量砾石的无凝聚性土样,变水头测定装置主要用于测定渗透系数较小的土样,如具粘滞性的粘土。
定水头试验法就是在整个试验过程中保持水头为一常数,从而水头差也为常数。试验时在透明塑料筒中装填土壤试样,打开水阀使水自上而下流经试样,并自出水口处排出,待水头差和渗出流量稳定后,量测经过一定时间内流经试样的水量,则根据达西定律可以计算出渗透系数。
变水头试验法就是试验过程中水头差一直随时间而变化,试验时在透明塑料筒中装填土壤试样,水从一根直立的带有刻度的玻璃管和U形管自下而上流经土样。试验时,将玻璃管充水至需要高度后,开动秒表,测记起始水头差,经一定时间后,再测记终了水头差,通过建立瞬时达西定律,即可计算出渗透系数。
定水头试验适用于测定透水性大的砂土的渗透参数,粘性土由于渗透系数很小,渗透水量很少,须用变水头试验。用定水头法测定砂土的渗透系数时,现有的试验装置在试验过程中保持上水头不变十分困难,且因试样较高,制样困难,装填困难。而用变水头法测定砂土的渗透系数时,因砂土的渗透流量很大导致试验时间很短,从而计算出的渗透系数很不准确。
现有的室内测定仪器包括:达尔西仪、基马仪、卡明斯基管等。三种仪器根据不同土质进行设计,其中70型渗透仪(基马仪)适用于砂性土样;土样管渗透仪适用于砂性土样(在试样数量较少的情况下);南55型渗透仪适用于粘性土样。大部分土壤渗透仪的体积较小,所装土壤体积不够大,不能够完全反映一段土层的土壤渗透系数。
发明内容
本实用新型目的是提供一种实验室内可测定多种土样,装盛大容积土样,采样后无需再对土样二次扰动的原状土样渗透系数测定装置。
本实用新型所采用的下述技术方案实现的,其特征在于,包括盛水管套、隔挡槽、测压管、供水管套、楔形密封环、进流开关、支架、进流管、金属滤网、土样采集器、密封环、溢流管、溢流开关、橡胶垫圈、隔挡螺帽、隔挡螺钉、孔槽。所述渗透系数测定装置包括盛水管套、土样采集器与供水管套三大部分。
上部盛水管套可拆卸,其外壁设有溢流管,溢流管上设置溢流开关,通过溢流开关的打开与关闭达到定水头与变水头测定方式的切换,其内壁下端设有隔挡槽,隔挡槽的宽度与土样采集器厚度相等,隔挡槽与土样采集器顶部间有密闭环,通过上下部的螺纹旋钮,密闭环受压力变形,保证连接的密闭性。且盛水管套须透明且其外壁标有容量刻度,方便实验过程中流体容量的读取。
中部为土样采集器,选取直径与长度大的土样采集器,其外壁上下端带有螺纹。土样采集器侧壁设有两个孔槽,可供测压管与隔挡螺钉的拆卸,孔槽内垫有橡胶垫圈,可保证仪器的密闭性。
下部为供水管套,底部连接一个进流管,管上设有进流开关,便于测量流速。内壁设有楔形密闭环,楔形密闭环的角度与土样采集器的刃口角度与弧度一致,以保证测定装置的密闭性。内壁楔形形密闭环下方为一圆形金属网,其直径与供水管套内径一致,并且可更换金属网的目数,方便测量不同渗透性的土样。同时下端连接一支架,方便仪器的放置。
附图说明
图1是原状土样渗透系数测定装置结构示意图;
图2是金属滤网俯视图;
图3是孔槽局部结构放大图;
图4是隔挡螺钉侧视图。
其中,1.盛水管套、2.隔挡槽、3.测压管、4.供水管套、5.楔形密封环、6.进流开关、7.支架、8.进流管、9.金属滤网、10.土样采集器、11.密封环、12.溢流管、13.溢流开关、14.橡胶垫圈、15.隔挡螺帽、16.隔挡螺钉、17.孔槽。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。
盛水管套1可拆卸,其外壁设有溢流管12,溢流管12上设有溢流开关13,盛水管套1内壁下端设有隔挡槽2,隔挡槽2的宽度与土样采集器10厚度相等,隔挡槽2与土样采集器10顶部间有密闭环11,通过上下部的螺纹旋钮,密闭环11受压力变形,保证连接的密闭性。
中部为土样采集器10,选取直径与长度大的土样采集器,其外壁上下端带有螺纹,可以拆卸更换不同长度的土样采集器10。土样采集器10外壁设有两个孔槽17,内设橡胶垫圈14,孔槽17可供测压管3与隔挡螺钉16的拆卸。
下部为供水管套4,底部连接一个进流管8,管上设有进流开关6,便于控制水流的流动。内壁设有楔形密闭环5,楔形密闭环5斜边的角度与土样采集器10的刃口角度与弧度一致,以保证测定装置的密闭性。内壁楔形形密闭5环下方为一圆形金属滤网9,可更换不同目数的金属滤网9,方便测量不同渗透性的土样。同时供水管套4下端连接一支架7,方便仪器的放置。
本实用新型的原状土样渗透系数测定装置的工作原理是
液体在空隙介质中流动时,由于液体具有粘性,在液体流动中会引起水头损失。K为反映孔隙介质透水性能的一个综合系数,即渗透系数。渗透速度v与水力坡度J成线性关系,所以达西定律又称为线性渗流定律。
渗透系数K是反映土壤透水性的一个综合指标,其大小主要取决于土壤颗粒的形状、大小、均匀程度以及地质构造等孔隙介质的特性,同时也和流体的物性如粘滞性和重度等有关。因此K值将随孔隙介质的不同而不同;对于同一介质,也因流体的不同而有差别;即使同一流体,当温度变化时重量和粘滞系数也有所变化,因而K值也有所变化。达西渗透实验的目的就是确定渗透系数K。
本实用新型的操作步骤是
步骤1、选取野外具有代表性的采集点,土样采集器10侧壁两个孔槽17内装上隔挡螺钉15,后用土样采集器10采集土样;
步骤2、将盛水管套内金属滤网铺上一层粗砂,防止土样被冲走,然后与土样采集器连接,旋转拧紧,保证仪器密闭性;
步骤3、将供水管套与土样采集连接,旋转拧紧,保证仪器密闭性;
步骤4、将隔挡螺钉16卸下来,将测压管3依次安装,需旋转拧紧,保证仪器的密闭性;
步骤5、将进流管8与水源连接,打开进流开关6,通过控制溢流开关13来改变渗透系数的测定方式(溢流开关13置于开时,测定方式为定水头测定方式;溢流开关13置于关时,测定方式为变水头测定方式),选择测定方式后,向仪器装置供水,待土样完全浸润且测压管读数值稳定。记录测压管的水头值。
步骤6、在进行步骤5的同时测定流速,并做记录。
步骤7、改变水源的流量大小,重复步骤5与6,做记录。
步骤8、对多次测定的数据进行处理计算,得到土样的渗透系数。

Claims (7)

1.本实用新型提供一种原状土样渗透系数测定装置,包括盛水管套、隔挡槽、测压管、供水管套、楔形密封环、进流开关、支架、进流管、金属滤网、土样采集器、密封环、溢流管、溢流开关、橡胶垫圈、隔挡螺帽、隔挡螺钉、孔槽,其特征在于:盛水管套通过螺纹连接的方式与土样采集器的上端相连,所述盛水管套左端设有溢流管,内壁设有隔挡槽,隔挡槽与土样采集器间夹有密封环,土样采集器的下端以螺纹连接的方式与供水管套连接,土样采集器侧壁通过螺纹方式与测压管连接,供水套管的上端设有楔形密封环,底部设有竖直的进流管,进流管上设有进流开关,在供水管套的下端连接有固定的支架。
2.如权利要求1所述的一种原状土样渗透系数测定装置,其特征在于:所述的隔挡槽的宽度、密封环的宽度与土样采集器的器壁厚度一致。
3.如权利要求1所述的一种原状土样渗透系数测定装置,其特征在于:所述的盛水管套的内壁设有螺纹,土样采集器的外壁设有螺纹。
4.如权利要求1所述的一种原状土样渗透系数测定装置,其特征在于:所述的盛水管套须透明且其外壁标有容量刻度。
5.如权利要求1所述的一种原状土样渗透系数测定装置,其特征在于:所述的供水管套的内壁设有固定的楔形密封环,其形状规格与土样采集器刃口部位与供水管套内壁构成的孔隙一致。
6.如权利要求1所述的一种原状土样渗透系数测定装置,其特征在于:所述的金属滤网可更换不同目数的金属滤网。
7.如权利要求1所述的一种原状土样渗透系数测定装置,其特征在于:所述的测压管可拆卸。
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