CN210803221U

CN210803221U - 一种两环一体的双环渗水试验装置

Info

Publication number: CN210803221U
Application number: CN201921431507.7U
Authority: CN
Inventors: 李博; 张文平; 武强; 杨磊
Original assignee: Guizhou University
Current assignee: Guizhou University
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2029-08-30

Abstract

本实用新型公开了一种两环一体的双环渗水试验装置，它包括外环筒和内环筒，外环筒的顶端连接盖板，中部内侧连接箱底板，底端内侧连接缓压层，在缓压层和箱底板之间连接内环筒，箱底板与盖板之间的空腔为注水箱，在盖板上设有注水孔、输压管和水准仪，在外环筒壁内设有气体通道一，在缓压层的底端外侧连接水量变化探测杆，缓压层内有连通管，输压管分别通过气体通道一、连通管与水量变化探测杆连通，在箱底板的底端连接内环注水管和外环注水管并分别与内环筒的内侧和外侧连通，在内环注水管上设有阀门一和流量计一，底端面上设有水位感应器一，外环注水管上设有阀门二和流量计二，底端面上设有水位感应器二，所测渗透深度更加精准。

Description

一种两环一体的双环渗水试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种双环渗水试验装置，尤其涉及一种两环一体的双环渗水试验装置，属于水文地质学及岩石学、土力学、水力学研究技术领域。

背景技术

双环渗水实验可用于野外岩土体的渗透系数测量，属于一种野外原位试验。岩土体的渗透系数能对工程有着极其重要的作用，同时准确的测量岩土体渗透系数能对决策者有极其重要的作用，对工程的设计安全具有绝对的作用。目前双环渗水实验准装置市场上可见的有多种。但是，现有的双环渗水实现装置存在较大的缺陷，第一，在实验过程中，为了避免底部土层被冲刷，在实验前会在底部铺一层卵石层，不但受当地条件限制，而且操作繁琐；第二，双环和注水箱相互分离，并非一体，携带不便；第三，不能准确的测量渗透深度，而是通过估算渗透深度来计算渗透系数，导致试验结果出现偏差。以上是亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种两环一体的双环渗水试验装置，通过缓压层，使其内外环连接一体，同时消除了双环渗水试验中水对试坑表层土体冲刷的作用；通过水量变化探测杆能够准确地监测出土壤含水量的变化，计算出最终渗透深度；同时通过输压管的压力大小来控制水量变化监测装置的弧形环板，达到多次测量的效果，所测渗透深度更加精准，整个双环渗水试验装置基于一体，结构简单，操作简便，便于携带，安全性能高，有效的解决了上述存在的问题。

本实用新型的技术方案为：一种两环一体的双环渗水试验装置，它包括外环筒和内环筒，所述外环筒的顶端固定连接盖板，中部内侧固定连接箱底板，底端内侧连接有缓压层，在缓压层和箱底板之间连接内环筒，箱底板与盖板之间的空腔为注水箱，在盖板上设有注水孔、输压管和水准仪，在外环筒壁内设有气体通道一，在缓压层的底端外侧连接有水量变化探测杆，缓压层内有连通管，输压管分别通过气体通道一、连通管与水量变化探测杆连通，在箱底板的底端固定连接内环注水管和外环注水管并分别与内环筒的内侧和外侧连通，在内环注水管上设有阀门一和流量计一，底端面上设有水位感应器一，外环注水管上设有阀门二和流量计二，底端面上设有水位感应器二。

所述缓压层包括上滤板、填料层和下滤板，上滤板和下滤板之间是填料层，上滤板的外侧与外环筒内侧壁固定连接，内环筒底端固定连接到上滤板上端面上，下滤板的外侧固定连接到外环筒的内侧壁上，下滤板的中间设有孔，连通管穿过填料层一端连接到外环筒内壁上，另一端连接到下滤板中间的孔上，水量变化探测杆通过螺纹连接到孔的外侧壁上。

所述水量变化探测杆包括连接端、水量变化检测单元和底锥体，连接端外侧有螺纹并连接到孔的外侧壁上，连接端的中间有气体流通孔并与输压管连通，连接端的底端固定连接有若干个串联并固定连接的水量变化检测单元，在最下面的水量变化检测单元底端固定连接底锥体。

所述水量变化检测单元包括上筒体、插板阀、下外筒和下内筒，下外筒套在下内筒的外侧并通过对称的两块隔板固定连接，底端固定连接底板，在下外筒和下内筒之间有对称的两个空腔体，在空腔体的侧边有可旋转的弧形环板，在弧形环板与隔板之间有弧形空腔，弧形环板可旋转到弧形空腔内，在下外筒和下内筒的顶端通过插板阀与上筒体连接，上筒体的底部内侧固定连接有过滤板，上筒体的顶端内侧固定连接有顶板，在顶板和过滤板之间有可上下移动的活塞板，顶板底端面上设有可测量活塞板位置的距离测量探头，在上筒体的筒壁上设有对称的气体通道二，气体通道二穿过插板阀与空腔体连通，气体通道二上端与气体流通孔连通，在过滤板和插板阀之间的空腔内填有化学试剂，在下内筒和插板阀之间的腔体内填有强吸水的试剂，在弧形空腔的内外侧下内筒和下外筒的侧壁上均设有若干过滤孔，土壤里的水份可通过过滤孔进入到下内筒内，在过滤板和隔板之间设有弹簧，若干个水量变化检测单元上下重叠并固定连接，上一个水量变化检测单元的F面与下一个水量变化检测单元的H面重合。

所述盖板上设有控制单元，所述控制单元与阀门一、流量计一、阀门二、流量计二、水位感应器一、水位感应器二、距离测量探头和插板阀电连接。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，采用本实用新型的技术方案，与市场现有的双环渗水试验装置相比，该试验装置通过舒缓层，减少了试坑表面岩土体因水力冲刷对试验结果的影，同时也消除了试验装置放置不规范对试验结果影响。另外通过水量变化探测针能够准确的探测处下渗深度，消除了在传统的双环渗水试验中通过经验预估渗透深度的弊端，提高了渗透试验的精度，水量变换探杆也可根据实地测量目的进行不同规格设置。除此之外，整个试验装置基于一体，方便携带，且方便拆卸安装，取得了很好的使用效果。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2 为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型的水量变换探测杆结构示意图；

图4为本实用新型的水量变换探测杆俯视图；

图5为本实用新型的水量变换探测杆A-A剖视图（弧形环板打开状态）；

图6为本实用新型的水量变换探测杆A-A剖视图（弧形环板关闭状态）。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照本说明书附图对本实用新型作进一步的详细描述。

实施例1：如附图1～6所示，一种两环一体的双环渗水试验装置，它包括外环筒3和内环筒2，所述外环筒3的顶端固定连接盖板5，中部内侧固定连接箱底板41，底端内侧连接有缓压层9，在缓压层9和箱底板41之间连接内环筒2，箱底板41与盖板5之间的空腔为注水箱1，在盖板5上设有注水孔6、输压管7和水准仪27，在外环筒3壁内设有气体通道一30，在缓压层9的底端外侧连接有水量变化探测杆4，缓压层9内有连通管39，输压管7分别通过气体通道一30、连通管39与水量变化探测杆4连通，在箱底板41的底端固定连接内环注水管8和外环注水管89并分别与内环筒2的内侧和外侧连通，在内环注水管8上设有阀门一32和流量计一33，底端面上设有水位感应器一35，外环注水管89上设有阀门二31和流量计二34，底端面上设有水位感应器二36。

进一步的，缓压层9包括上滤板37、填料层40和下滤板38，上滤板37和下滤板38之间是填料层40，上滤板37的外侧与外环筒3内侧壁固定连接，内环筒2底端固定连接到上滤板37上端面上，下滤板38的外侧固定连接到外环筒3的内侧壁上，下滤板38的中间设有孔42，连通管39穿过填料层40一端连接到外环筒3内壁上，另一端连接到下滤板38中间的孔42上，水量变化探测杆4通过螺纹连接到孔42的外侧壁上。所述填料层40为不吸水且孔隙度较大的材料，譬如卵石等。

进一步的，水量变化探测杆4包括连接端26、水量变化检测单元和底锥体20，连接端26外侧有螺纹并连接到孔42的外侧壁上，连接端26的中间有气体流通孔11并与输压管7连通，连接端26的底端固定连接有若干个串联并固定连接的水量变化检测单元，在最下面的水量变化检测单元底端固定连接底锥体20。水量变化探测杆4自顶部向下每隔10cm设置有水量变化检测单元。

进一步的，水量变化检测单元包括上筒体13、插板阀15、下外筒16和下内筒17，下外筒16套在下内筒17的外侧并通过对称的两块隔板25固定连接，底端固定连接底板19，在下外筒16和下内筒17之间有对称的两个空腔体18，在空腔体18的侧边有可旋转的弧形环板24，在弧形环板24与隔板25之间有弧形空腔51，弧形环板24可旋转到弧形空腔51内，在下外筒16和下内筒17的顶端通过插板阀15与上筒体13连接，上筒体13的底部内侧固定连接有过滤板14，上筒体13的顶端内侧固定连接有顶板23，在顶板23和过滤板14之间有可上下移动的活塞板12，活塞板12的初始状态位于底部，顶板23底端面上设有可测量活塞板12位置的距离测量探头28，在上筒体13的筒壁上设有对称的气体通道二10，气体通道二10穿过插板阀15与空腔体18连通，气体通道二10上端与气体流通孔11连通，在过滤板14和插板阀15之间的空腔内填有化学试剂22，在下内筒17和插板阀15之间的腔体内填有强吸水的试剂21，在弧形空腔51的内外侧下内筒17和下外筒16的侧壁上均设有若干过滤孔，土壤里的水份可通过过滤孔进入到下内筒17内，在过滤板14和隔板25之间设有弹簧，若干个水量变化检测单元上下重叠并固定连接，上一个水量变化检测单元的F面与下一个水量变化检测单元的H面重合。化学试剂22为与水发生化学反应能够产生密度较小的气体的化学试剂。

进一步的，强吸水的试剂21为蒙脱石。

进一步的，输压管7由外用气源供气，作为控制的气源使用，通过向内供气，可以推动弧形环板24向弧形空腔51内移动，即可封闭弧形空腔51的内外侧下内筒17和下外筒16的侧壁上的过滤孔，阻止土壤里的水份向装置内流动。当关闭气源时，弧形环板24在拉伸弹簧的作用下归位。

进一步的，盖板5上设有控制单元，所述控制单元与阀门一32、流量计一33、阀门二31、流量计二34、水位感应器一35、水位感应器二36、距离测量探头28和插板阀15电连接。

一种两环一体的双环渗水试验装置的操作方法，所述方法步骤为：一、安装试验装置：根据野外试验场地，开挖试坑，确保试坑底部平整，将水量变换探测杆4垂直拆入试坑，将装置放入试坑，使其底部缓压层接触试坑底部，将其与水量变换探测杆4连接，通过水准仪27观察，调整试验装置水平；二、初始土壤含水量测量：打开控制单元，测定初始岩土体的水量；三、渗透系数测量：将注水箱1与外部水源相连接，始终确保注水箱1内有充足的的水量，打开控制单元的渗透系数测量开关，向内外环注水，使其始终与内外环注水孔下水位感应器处于同一水平，确保内外环水位始终保持一致，试验装置每隔五分钟进行一次内环流量、外环流量和土体含水量变化测量记录，待渗透稳定后连续记录五次，根据五次数据所得渗透系数取其平均值得土壤渗透系数大小；四、拆卸实验装置：将注水箱1中、内环和外环中的水全部排干，取下试验装置，拨出水量变换探测杆4，完成本次试验。

本试验装置的工作原理是：待整个试验装置安装完毕后，测量初始土壤水量，打开水量变化探测杆4上所有的水量变化检测单元的弧形环板24，使其土壤中水分进入下内筒17，待一分钟后，向输压管7内通气体，推动弧形环板24，使其下内筒17密封，通过距离测量探头28记录活塞板12的初始位置，记为X₁，通过控制单元打开插板阀15，使吸收的水分与化学试剂22反应，产生的气体推动活塞板12向上运动，通过距离测量探头28记录其最终移动位置X₂，可测得活塞板12的最终移动距离为ΔX= X₁ -X₂。通过注水孔6向注水箱1中加满水，通过控制单元打开阀门一32和阀门一32，同时向内外环腔注水，通过水位感应器一35和水位感应器二36检测可使得内环筒2和外环筒3内的水位相同，待渗透稳定后，每隔五分钟记录内环筒2和外环筒3的流量、水位一次，并如上述测量土壤初始水量步骤测量土壤水量，以此重复五次，停止试验。根据相邻的水量变化检测单元ΔX的大小可计算出最终渗入深度，根据达西定律计算出渗透系数。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种两环一体的双环渗水试验装置，其特征在于：它包括外环筒（3）和内环筒（2），所述外环筒（3）的顶端固定连接盖板（5），中部内侧固定连接箱底板（41），底端内侧连接有缓压层（9），在缓压层（9）和箱底板（41）之间连接内环筒（2），箱底板（41）与盖板（5）之间的空腔为注水箱（1），在盖板（5）上设有注水孔（6）、输压管（7）和水准仪（27），在外环筒（3）壁内设有气体通道一（30），在缓压层（9）的底端外侧连接有水量变化探测杆（4），缓压层（9）内有连通管（39），输压管（7）分别通过气体通道一（30）、连通管（39）与水量变化探测杆（4）连通，在箱底板（41）的底端固定连接内环注水管（8）和外环注水管（89）并分别与内环筒（2）的内侧和外侧连通，在内环注水管（8）上设有阀门一（32）和流量计一（33），底端面上设有水位感应器一（35），外环注水管（89）上设有阀门二（31）和流量计二（34），底端面上设有水位感应器二（36）。

2.根据权利要求1所述的两环一体的双环渗水试验装置，其特征在于：所述缓压层（9）包括上滤板（37）、填料层（40）和下滤板（38），上滤板（37）和下滤板（38）之间是填料层（40），上滤板（37）的外侧与外环筒（3）内侧壁固定连接，内环筒（2）底端固定连接到上滤板（37）上端面上，下滤板（38）的外侧固定连接到外环筒（3）的内侧壁上，下滤板（38）的中间设有孔（42），连通管（39）穿过填料层（40）一端连接到外环筒（3）内壁上，另一端连接到下滤板（38）中间的孔（42）上，水量变化探测杆（4）通过螺纹连接到孔（42）的外侧壁上。

3.根据权利要求1所述的两环一体的双环渗水试验装置，其特征在于：所述水量变化探测杆（4）包括连接端（26）、水量变化检测单元和底锥体（20），连接端（26）外侧有螺纹并连接到孔（42）的外侧壁上，连接端（26）的中间有气体流通孔（11）并与输压管（7）连通，连接端（26）的底端固定连接有若干个串联并固定连接的水量变化检测单元，在最下面的水量变化检测单元底端固定连接底锥体（20）。

4.根据权利要求3所述的两环一体的双环渗水试验装置，其特征在于：所述水量变化检测单元包括上筒体（13）、插板阀（15）、下外筒（16）和下内筒（17），下外筒（16）套在下内筒（17）的外侧并通过对称的两块隔板（25）固定连接，底端固定连接底板（19），在下外筒（16）和下内筒（17）之间有对称的两个空腔体（18），在空腔体（18）的侧边有可旋转的弧形环板（24），在弧形环板（24）与隔板（25）之间有弧形空腔（51），弧形环板（24）可旋转到弧形空腔（51）内，在下外筒（16）和下内筒（17）的顶端通过插板阀（15）与上筒体（13）连接，上筒体（13）的底部内侧固定连接有过滤板（14），上筒体（13）的顶端内侧固定连接有顶板（23），在顶板（23）和过滤板（14）之间有可上下移动的活塞板（12），顶板（23）底端面上设有可测量活塞板（12）位置的距离测量探头（28），在上筒体（13）的筒壁上设有对称的气体通道二（10），气体通道二（10）穿过插板阀（15）与空腔体（18）连通，气体通道二（10）上端与气体流通孔（11）连通，在过滤板（14）和插板阀（15）之间的空腔内填有化学试剂（22），在下内筒（17）和插板阀（15）之间的腔体内填有强吸水的试剂（21），在弧形空腔（51）的内外侧下内筒（17）和下外筒（16）的侧壁上均设有若干过滤孔，土壤里的水份可通过过滤孔进入到下内筒（17）内，在过滤板（14）和隔板（25）之间设有弹簧，若干个水量变化检测单元上下重叠并固定连接，上一个水量变化检测单元的F面与下一个水量变化检测单元的H面重合。

5.根据权利要求1所述的两环一体的双环渗水试验装置，其特征在于：所述盖板（5）上设有控制单元，所述控制单元与阀门一（32）、流量计一（33）、阀门二（31）、流量计二（34）、水位感应器一（35）、水位感应器二（36）、距离测量探头（28）和插板阀（15）电连接。