CN211453281U - 一种大颗粒材料渗透装置 - Google Patents

Abstract

一种大颗粒材料渗透装置，包括可拆卸式连接在一起的供水设备、渗透仪及测量设备；供水设备包括安装在高度调节支架上的水箱，水箱连通渗透仪的筒体，筒体的尺寸与待测试大颗粒材料的粒径相适应，筒内下部设置有下透水板，下透水板将筒内空间分隔开来，待测试的大颗粒材料放置在下透水板上，在下透水板上方的筒体两侧对称设有多组测压孔，筒体上对应测量区域设有若干个传感器布设孔，筒体的上部于不同高度处分别设置有渗流量收集孔，渗流量收集孔与渗流量收集箱相连；测量设备包括与测压孔连通的测压管，对应测压管设置刻度贴纸，当渗透仪的筒体内部水位超过测压孔，由测量设备读取颗粒材料不同位置的水头。本实用新型能降低试验所测数据的误差。

Description

一种大颗粒材料渗透装置

技术领域

本实用新型属于土工试验领域，具体涉及一种大颗粒材料渗透装置。

背景技术

渗透装置是一种用于渗透试验的装置，主要用于测定某一颗粒材料的渗透系数以及断面平均渗透速度等参数，目前已有多种用于渗透试验的渗透装置可供选择，但是这些渗透装置的渗透仪透明圆筒内径一般较小，虽然可以满足粒径较小的材料进行渗透试验，但用其对大颗粒材料进行渗透试验时往往会产生较大的尺寸效应，进而使试验结果出现较大的偏差，因此致使现有渗透装置无法满足大颗粒材料室内渗透试验的要求。另外，传统渗透装置多是一个整体且底座通常是铁质的，质量很大，很难移动，操作起来很不方便。随着科学技术的发展，行业内不仅需要有能够进行小颗粒材料渗透试验的渗透装置，还需要有操作简单且能够进行大颗粒材料渗透试验的渗透装置。因此，设计一种大颗粒材料渗透装置亟待解决。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术中渗透装置不能满足大颗粒材料室内渗透试验的需要以及操作移动不便的问题，提供一种大颗粒材料渗透装置，该装置操作简单，耐用可靠，能够更加方便的观察大颗粒材料整个渗透过程，并且可以降低试验所测数据的误差。

为了实现上述目的，本实用新型的大颗粒材料渗透装置有如下的技术方案：

包括可拆卸式连接在一起的供水设备、渗透仪及测量设备；所述的供水设备包括安装在高度调节支架上的水箱，水箱连通渗透仪的筒体，筒体的尺寸与待测试大颗粒材料的粒径相适应，筒体的筒内下部设置有下透水板，下透水板将筒内空间分隔开来，待测试的大颗粒材料放置在下透水板上，在下透水板上方的筒体两侧对称设置有多组测压孔，筒体上对应测量区域设有若干个传感器布设孔，筒体的上部于不同高度处分别设置有渗流量收集孔，渗流量收集孔与渗流量收集箱相连；所述的测量设备包括与测压孔连通的测压管，对应测压管设置刻度贴纸，当渗透仪的筒体内部水位超过测压孔，由测量设备读取颗粒材料不同位置的水头。

作为优选，在本实用新型大颗粒材料渗透装置的一种实施例中，所述高度调节支架上设有若干个固定螺丝孔，水箱通过固定螺丝安装在不同的固定螺丝孔上。

作为优选，在本实用新型大颗粒材料渗透装置的一种实施例中，水箱上开设进水口、出水口以及溢水口，进水口与水泵连接，出水口与渗透仪的筒体连通，溢水口与集水箱连接；水流通过溢水口流入到集水箱当中，通过水泵保持水箱中的水位恒定。

作为优选，在本实用新型大颗粒材料渗透装置的一种实施例中，所述的供水设备、渗透仪及测量设备通过柔性水管可拆卸式连接；所述的水箱与水泵、集水箱分别通过柔性水管可拆卸式连接，所述的渗流量收集孔与渗流量收集箱通过柔性水管可拆卸式连接。

作为优选，在本实用新型大颗粒材料渗透装置的一种实施例中，所述渗透仪的筒体采用透明圆筒，测量设备具有同时固定所有测压管的透明玻璃板，透明玻璃板为有机材料制成，刻度贴纸张贴在透明玻璃板上，所述的刻度贴纸采用毫米级刻度贴纸。

作为优选，在本实用新型大颗粒材料渗透装置的一种实施例中，筒体直径为300mm。

作为优选，在本实用新型大颗粒材料渗透装置的一种实施例中，所述的高度调节支架、渗透仪的筒体以及测量设备的测压管底部均设置有底座。

作为优选，在本实用新型大颗粒材料渗透装置的一种实施例中，所述渗透仪的筒体表面设置有用于显示待测试大颗粒材料放置高度的刻度线。

相较于现有技术，本实用新型具有如下的有益效果：采用可拆卸式连接在一起的供水设备、渗透仪以及测量设备，便于整体试验装置的移动和安放，渗透仪的筒体尺寸与待测试大颗粒材料的粒径相适应，能够满足大颗粒材料的室内渗透试验，降低了尺寸效应，降低了试验所测数据的误差。在筒体的上部于不同高度处分别设置有渗流量收集孔，便于进行不同长度渗流路径的渗透试验。筒体两侧对称设置有多组测压孔，测量设备的测压管分别与测压孔对应连通，计算时可取多组测压管所测水头差的平均值作为水流经过这一段路径的水头损失，使水头测量数据更加稳定、精确。待测试的大颗粒材料放置在下透水板上，水流自下而上流过待测试的大颗粒材料，当水位超过测压孔的高度时测压管中便会出现一定高度的水柱，水流继续向上流动并经由渗流量收集孔流出，此时保持水箱的高度在设定时长内不变，以水头饱和法获得饱和试样，当渗流量保持稳定时，通过读取测压管中的水柱高度获得颗粒材料不同位置处的水头，最后再通过达西定律计算可得水力坡降和颗粒材料的渗透系数以及该水力坡降下的断面平均渗透速度。随后通过调节水箱高度并重复实施可以继续进行下一级水头作用下的渗透试验。本实用新型操作简单、耐用可靠，可以更加方便的观察大颗粒材料的整个渗透过程，使水头测量结果更加精确，为大颗粒材料的室内渗透试验提供了极大的帮助。

进一步的，渗透仪的筒体采用透明圆筒，测量设备具有同时固定所有测压管的透明玻璃板，刻度贴纸张贴在透明玻璃板上，刻度贴纸采用毫米级刻度贴纸，不仅便于观测颗粒材料的整个渗透过程，也利于精确读取颗粒材料不同位置的水头，使装置的误差更小。

附图说明

图1本实用新型大颗粒材料渗透装置的整体结构示意图；

附图中：1-供水设备底座；2-高度调节支架；3-固定螺丝孔；4-水箱；5-固定螺丝；6-出水口；7-进水口；8-溢水口；9-柔性水管；10-水泵；11-集水箱；12-渗透仪底座；13-下透水板；14-测压孔；15-传感器布设孔；16-渗流量收集孔；17-渗流量收集箱；18-筒体；19-测量设备底座；20-透明玻璃板；21-测压管；22-刻度贴纸。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

参见图1，本实用新型的大颗粒材料渗透装置由供水设备，渗透仪和测量设备三大部分组成，且三部分可拆卸组装。供水设备结构包括供水设备底座1，供水设备底座1上方安装有高度调节支架2，高度调节支架2为立杆式支撑结构，高度调节支架2上设置有固定螺丝孔3，高度调节支架2的立杆之间设置有水箱4并通过固定螺丝孔3和固定螺丝5固定到高度调节支架2上。水箱4的底部设置有出水口6，水箱4的侧壁设置有进水口7和溢水口8，出水口6通过柔性水管9与直径300mm的渗透仪透明的筒体18相连，进水口7通过柔性水管9与水泵10连接，溢水口8通过柔性水管9与集水箱11相连。

渗透仪结构包括渗透仪底座12，渗透仪底座12上方安装有透明的筒体18，筒体18内腔的下部设置有下透水板13，筒体18的左右两侧对称安装有测压孔14，筒体18右侧安装有传感器布设孔15，筒体18左侧开设渗流量收集孔16，渗流量收集孔16通过柔性水管9与渗流量收集箱17相连。筒体18通过测压孔14经柔性水管9与测压管21相连。

测量设备结构包括测量设备底座19，测量设备底座19上方安装有透明玻璃板20，透明玻璃板20为有机材料板，透明玻璃板20上安装有测压管21并设有毫米级刻度贴纸22。

本实用新型上述的一种大颗粒材料渗透装置实施例当中，通过在固定螺丝孔3上安装固定螺丝5将水箱4固定在高度调节支架2上以获得不同的水箱高度，水箱4通过出水口6和柔性水管9与渗透仪的筒体18直接相连组合在一起，且柔性水管9可拆卸。

本实用新型上述的一种大颗粒材料渗透装置实施例当中，所述水泵10通过柔性水管9和进水口7与水箱4相连，并通过出水口6和柔性水管9连接到渗透仪的筒体18当中，水箱4的侧壁上设置有溢水口8，水泵10持续工作可以保证水箱内的水位高度恒定。

本实用新型上述的一种大颗粒材料渗透装置实施例当中，整个渗透装置完全由透明有机玻璃制作，且供水设备、渗透仪和测量设备三大部分可通过断开或连接柔性水管9进行拆卸组装。其中，渗透仪的筒体18的直径为300mm，可满足大颗粒材料的室内渗透试验，渗透仪上所设渗流量收集孔16的数量为2个，以便进行不同长度渗流路径的渗透试验。

本实用新型上述的一种大颗粒材料渗透装置实施例当中，所设测压孔14的数量为4个且对称布置在渗透仪透明圆筒18的两侧，并通过柔性水管9与测压管21相连，计算时取两对测压管所测水头差的平均值作为水流经过这一段路径的水头损失，测量数据更加稳定、精确。

本实用新型大颗粒材料渗透装置的使用过程如下：

首先，通过柔性水管9将供水设备、渗透仪和测量设备连接在一起，将所取的颗粒材料放置到渗透仪的筒体18当中，筒体18表面设有用于显示待测试大颗粒材料放置高度的刻度线，直到预定高度时为止。通过固定螺丝5将水箱4固定到高度调节支架2的某一位置。

然后，给水泵10通电，通过柔性水管9和进水口7将水泵送到水箱4中，水流通过溢水口8和柔性水管9流入集水箱11中，使水箱中的水位保持恒定，水流通过出水口6和柔性水管9进入渗透仪的筒体18当中，再通过下透水板13流入颗粒材料中；

水流自下而上流过颗粒材料，当颗粒材料的水位超过测压孔14的高度时，测压管20中便会出现一定高度的水柱，水流继续向上流动并经由渗流量收集孔16和柔性水管9流入渗流量收集箱17中，此时保持水箱4的高度在2小时内不变，以水头饱和法获得饱和试样；

获得饱和试样后，当渗流量收集箱17在一定时间内收集到的渗流量稳定时，通过读取测压管20中的水柱高度获得颗粒材料不同位置处的水头，通过达西定律计算水力坡降和颗粒材料的渗透系数以及该水力坡降下的断面平均渗透速度；

之后，通过高度调节支架2、固定螺丝孔3和固定螺丝5，调节水箱4的高度进行下一级水头作用下的渗透试验，重复上述实施过程。

当透明圆筒18中的试样在某一水箱4高度的水头作用下出现水平裂缝、泉眼不断向深部发展、渗流量收集箱17收集的渗流量不断增大、表面三分之二的表面积出现细颗粒跳动或有成群土粒涌动时，认为试样破坏，此时渗透试验结束。

以上所述内容仅仅是本实用新型的较佳实施例，用以更加清楚的说明本实用新型的技术方案，并非对本实用新型作任何限制，本领域技术人员应当理解，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大颗粒材料渗透装置，其特征在于：包括可拆卸式连接在一起的供水设备、渗透仪及测量设备；所述的供水设备包括安装在高度调节支架(2)上的水箱(4)，水箱(4)连通渗透仪的筒体(18)，筒体(18)的尺寸与待测试大颗粒材料的粒径相适应，筒体(18)的筒内下部设置有下透水板(13)，下透水板(13)将筒内空间分隔开来，待测试的大颗粒材料放置在下透水板(13)上，在下透水板(13)上方的筒体(18)两侧对称设置有多组测压孔(14)，筒体(18)上对应测量区域设有若干个传感器布设孔(15)，筒体(18)的上部于不同高度处分别设置有渗流量收集孔(16)，渗流量收集孔(16)与渗流量收集箱(17)相连；所述的测量设备包括与测压孔(14)连通的测压管(21)，对应测压管(21)设置刻度贴纸(22)，当渗透仪的筒体(18)内部水位超过测压孔(14)，由测量设备读取颗粒材料不同位置的水头。

2.根据权利要求1所述的大颗粒材料渗透装置，其特征在于：高度调节支架(2)上设有若干个固定螺丝孔(3)，水箱(4)通过固定螺丝(5)安装在不同的固定螺丝孔(3)上。

3.根据权利要求1所述的大颗粒材料渗透装置，其特征在于：水箱(4)上开设进水口(7)、出水口(6)以及溢水口(8)，进水口(7)与水泵(10)连接，出水口(6)与渗透仪的筒体(18)连通，溢水口(8)与集水箱(11)连接；水泵(10)保持水箱(4)中的水位恒定。

4.根据权利要求3所述的大颗粒材料渗透装置，其特征在于：

所述的供水设备、渗透仪及测量设备通过柔性水管(9)可拆卸式连接；

所述的水箱(4)与水泵(10)、集水箱(11)分别通过柔性水管(9)可拆卸式连接，所述的渗流量收集孔(16)与渗流量收集箱(17)通过柔性水管(9)可拆卸式连接。

5.根据权利要求1所述的大颗粒材料渗透装置，其特征在于：所述渗透仪的筒体(18)采用透明圆筒，测量设备具有同时固定所有测压管(21)的透明玻璃板(20)，刻度贴纸(22)张贴在透明玻璃板(20)上，所述的刻度贴纸(22)采用毫米级刻度贴纸。

6.根据权利要求1所述的大颗粒材料渗透装置，其特征在于：筒体(18)直径为300mm。

7.根据权利要求1所述的大颗粒材料渗透装置，其特征在于：所述的高度调节支架(2)、渗透仪的筒体(18)以及测量设备的测压管(21)底部均设置有底座。

8.根据权利要求1所述的大颗粒材料渗透装置，其特征在于：渗透仪的筒体(18)表面设置有用于显示待测试大颗粒材料放置高度的刻度线。

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