CN206609758U - 一种用于室内土工试验中气水高压渗透装置 - Google Patents

Abstract

一种用于室内土工试验中气水高压渗透装置，包括供水箱、水泵、电控阀、计算机、压力传感器、压力水管、进气管、空压机、单向阀、节流阀和用来装填土样的试样管，压力水管上端通过进水管与供水箱连通，空压机通过进气管连通在压力水管上端，压力水管下端通过出水管连通在试样管下端，水泵安装在进水管上，节流阀安装在进气管上，单向阀安装在进水管上，电控阀和压力传感器安装在出水管上；压力传感器将检测的压力和温度传输给计算机，计算机控制水泵和电控阀启闭。

Description

一种用于室内土工试验中气水高压渗透装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于室内土工试验中气水高压渗透装置。

背景技术

渗透系数是土的一项重要力学指标，它将用来分析天然地基、堤坝和基坑开挖边坡的渗流稳定，确定堤坝断面和计算堤坝和地基的渗流量等。由于影响渗透系数的因素十分复杂，如土的颗粒组成，胶体含量、结构状态、密度、土粒和水的矿物成分等，都足以影响它的正确测定。当前室内和现场用的各种方法所测定的渗透系数仍然是个比较粗略的数值，实际上渗透系数的测定方法，仍处于研究和改进之中。对不同的土类测定土的渗透系数，应选用不同的试验方法。试验类型分为常水头渗透试验和变水头渗透试验。常水头渗透试验适用于粗粒土，变水头渗透试验适用于细粒土。渗透系数的测定，以现场抽水注水法测定结果较为可靠，但由于设备复杂、耗费大，仅在特殊需要时才采用。目前一般是以室内渗透试验测定渗透系数。

试验仪器的选择主要根据以下原则确定:首先是试验结果应合理可靠；其次是能满足细粒土和粗粒土室内和现场试验的需要；再则是仪器结构简单，止水严密，易于排气。根据上述原则、我国以往采用的测试方法有70型(基马式)渗透仪法、土样管(卡明斯基管)渗透仪法、负压式渗透仪法、南55型渗透仪法、南59型渗透仪法及试坑渗水法等。

70型渗透仪及土样管渗透仪适用于粗粒土。土样管法虽然精度较差，但仪器和步骤较简便，易于掌握，可在现场进行。70型渗透仪多用于室内，由于有测压孔，可以分段取值，相互校核，并可取流态较稳定的中段的试验结果，其不足之处是筒身为金属制作，不便于观察试样内部渗流情况，遇有积气部位不易发现与排除，这种缺点应在装样时注意避免。负压式渗透仪和南55型渗透仪都适用于原状和扰动细粒土的室内试验。负压式渗透仪的仪器构造和操作都较繁琐，优点是它可以和固结试验结合进行，并可利用一个试验测出各种孔隙比下的渗透系数，可避免试样与环壁密合不好的缺点，当试样较小时宜用此法。南55型渗透仪的特点是仪器构造简单，止水严密，适用于常水头和变水头两种方法，属于定型的渗透仪，我国各试验室普遍采用。南59型渗透仪用的较少。

上述的传统渗透系数的测定方法，不难发现，都是需要人工计算渗透系数，而且按照《土工试验技术手册》，往往要重复测5—6次，当不同开始水头下测定的渗透系数在允许差值范围内时，结束试验。由此看出，传统的渗透系数测定方法，即耗费人力也耗费时间，由于效率较低，因而也不利于试验连续操作，精度也不一定准确。鉴于此，设计一种利用计算机测渗透系数的智能装置及方法就十分必要了。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对传统测渗透系数的试验装置的不足，而提出的一种流程简洁、操作方便、试验效率高的气水高压渗透装置，它能解决传统渗透试验装置过于受限压力水管的长度，压力有限，并因此渗透系数测试的效率过低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种用于室内土工试验中气水高压渗透装置，包括供水箱、水泵、电控阀、计算机、压力传感器、压力水管、进气管、空压机、单向阀、节流阀和用来装填土样的试样管，压力水管上端通过进水管与供水箱连通，空压机通过进气管连通在压力水管上端，压力水管下端通过出水管连通在试样管下端，水泵安装在进水管上，节流阀安装在进气管上，单向阀安装在进水管上，电控阀和压力传感器安装在出水管上；压力传感器将检测的压力传输给计算机，计算机控制水泵和电控阀启闭。

所述试样管包括透明管体和可分离式、密封式安装在透明管体两端的密封帽，上端密封帽连通排水管，出水管连通下端密封帽，在土样填充到透明管体内后，在土样两端设有反滤层。

还包括废水收集箱，试样管通过排水管与废水收集箱连通。

本实用新型的有益效果为：与传统渗透试验装置相比，本实用新型不再局限于压力水管的长度，通过空压机给压力水管内的水施压，来模拟加长后的压力水管内的水压，不用另外替换压力水管，提高了渗透试验的效率；另一个方面，压力传感器实时监控压力水管内的水压，当压力水管内的水压达到预设值时，由计算机控制电控阀关闭，并计算土样的渗透系数，保证渗透工作的准确性和高效性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

一种用于室内土工试验中气水高压渗透装置，包括供水箱1、水泵2、电控阀4、计算机、压力传感器5、压力水管3、进气管74、空压机9、单向阀43、节流阀42 和用来装填土样的试样管6，压力水管3上端通过进水管71与供水箱1连通，空压机9通过进气管74连通在压力水管3上端，压力水管3下端通过出水管72连通在试样管6下端，水泵2安装在进水管71上，节流阀42安装在进气管74上，单向阀43 安装在进水管71上，电控阀4和压力传感器5安装在出水管72上；压力传感器5 将检测的压力传输给计算机，计算机控制水泵2和电控阀4启闭。

所述试样管6包括透明管体61和可分离式、密封式安装在透明管体61两端的密封帽62，上端密封帽62连通排水管73，出水管72连通下端密封帽62，在土样填充到透明管体61内后，在土样两端设有反滤层。

还包括废水收集箱10，试样管6通过排水管73与废水收集箱10连通。

本实用新型的操作步骤为：

1)将待测土工试样填充到试样管6内；

2)水泵2和电控阀4开启，将水抽入到压力水管3中，水穿透土样后，关闭电控阀4，持续加水，在水位上升到压力水管3中间水位时，水泵2关闭，停止加水；

3)空压机9储气完毕后，打开节流阀42和电控阀4，开始渗透试验；

4)压力传感器5将检测到的信号实时传递给计算机，计算机计算渗透系数；

渗透系数计算公式为：

式中：k_T试验温度T℃时试件的渗透系数cm/s

2.3为lg和ln的变换因数，

a为压力水管33断面面积cm²，

t₁为测读水头起始时间s，

t₂为测读水头终止时间s，

H₁为t₁时间时压力水管3的液面高度和土样渗透出口的高度差cm，

H₂为t2时间时压力水管3的液面高度和土样渗透出口的高度差cm，

L为透明管体6161内土样长度cm，

A为土样截面积cm²；

k₂₀标准温度时试件的渗透系数cm/s；

η_T、η₂₀分别为T℃和20℃时水的动力粘滞系数，kPa.s，可查《土工试验技术手册》南京水利科学研究院表1-12-2。

其中《土工试验技术手册》是采用“由南京水利科学研究院土木研究院编著，人民交通出版社2003年4月出版的《土工试验技术手册》”；

水头是压力水管3的液面高度和土样渗透出口的高度差；

压力传感器5与H1和H2的关系为：1m的水头就等于0.01mpa，压力感应器可以把所测到的压力值，转化为水头值，比如压力感应器测得压力值为0.005mpa，则会输出为50cm的水头；

5)当压力传感器5监测到压力水管3内压力小于预设值时，计算机控制电控阀 4关闭，停止渗透计算；

6)压力水管3压力过低时，可以开启节流阀42，将空压机9内的压缩空气灌入到压力水管3中，当压力水管3中压力达到预设值时，计算机重新进行渗透计算，完成循环。

本实用新型的有益效果为：与传统渗透试验装置相比，本实用新型不再局限于压力水管3的长度，通过空压机9给压力水管3内的水施压，来模拟加长后的压力水管 3内的水压，不用另外替换压力水管3，提高了渗透试验的效率；另一个方面，压力传感器5实时监控压力水管3内的水压，当压力水管3内的水压达到预设值时，由计算机控制电控阀4关闭，并计算土样的渗透系数，保证渗透工作的准确性和高效性。

Claims (3)

1.一种用于室内土工试验中气水高压渗透装置，其特征在于：包括供水箱（1）、水泵（2）、电控阀（4）、计算机、压力传感器（5）、压力水管（3）、进气管（74）、空压机（9）、单向阀（43）、节流阀（42）和用来装填土样的试样管（6），压力水管（3）上端通过进水管（71）与供水箱（1）连通，空压机（9）通过进气管（74）连通在压力水管（3）上端，压力水管（3）下端通过出水管（72）连通在试样管（6）下端，水泵（2）安装在进水管（71）上，节流阀（42）安装在进气管（74）上，单向阀（43）安装在进水管（71）上，电控阀（4）和压力传感器（5）安装在出水管（72）上；压力传感器（5）将检测的压力传输给计算机，计算机控制水泵（2）和电控阀（4）启闭。

2.根据权利要求1所述的一种用于室内土工试验中气水高压渗透装置，其特征在于：所述试样管（6）包括透明管体（61）和可分离式、密封式安装在透明管体（61）两端的密封帽（62），上端密封帽（62）连通排水管（73），出水管（72）连通下端密封帽（62），在土样填充到透明管体（61）内后，在土样两端设有反滤层（63）。

3.根据权利要求1所述的一种用于室内土工试验中气水高压渗透装置，其特征在于：还包括废水收集箱（10），试样管（6）通过排水管（73）与废水收集箱（10）连通。