CN219320033U - 一种压力可调式稳压渗流试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于岩土材料渗透性试验技术领域，具体涉及一种压力可调式稳压渗流试验装置，包括气动部、调压部和渗透测量部；其中气动部包括气动空压机；调压部包括盛有蒸馏水密闭的压力罐，所述压力罐通过高压气管与气动空压机连接，所述压力罐内插入进水管，所述进水管的上端设置有稳压调节阀门；渗透测量部包括盛装软黏土试样的渗流仪和数据采集器，所述渗流仪的一端通过管道与压力罐的进水管连通，另一端的上下部设置有上排水口和下排水口，在所述上排水口安装流量计，所述流量计通过数据线与数据采集器连接。本实用新型实现了渗透压力的可调、可控以及试验数据的自动化测量，同时也实现了软黏土渗透系数的高效、便捷、精准测量。

Description

一种压力可调式稳压渗流试验装置

技术领域

本实用新型属于岩土材料渗透性试验技术领域，具体涉及一种压力可调式稳压渗流试验装置。

背景技术

东南沿海、沿江及内陆湖泊地区广泛分布着软黏土，而软黏土地基的沉降时变性问题一直是岩土工程界研究的热点，这其中主要涉及到土体渗透性的问题。也有学者认为引起软黏土沉降时变性的主要原因是土颗粒周围结合水的黏滞流动，而结合水的黏滞流动在一定程度上也决定着软黏土孔隙水渗流的非线性，因此对软黏土进行渗透性研究至关重要。目前，针对土体渗透性的研究主要有常水头试验和变水头试验两种，但对于软黏土渗透性的研究，按照《土工试验规程SL 237-2019》其属于细粒土，应采用变水头试验，但是非线性渗流一般都发生在低水头阶段，受环境因素及试验设备的影响，该阶段常规的变水头试验存在较大测量误差，于是常水头试验便成为不二之选，但如要研究非线性渗流问题依然要对低水头阶段进行研究，而传统的常水头试验依然存在上述误差，误差的存在将会影响工程应用分析，对工程的安全性评估造成影响。因此，亟需一种高效、便捷、精准的渗流试验装置，特别是一种压力可调式稳压渗流试验装置，以期为软黏土地区基础工程的建设与安全运维提供参考依据。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种压力可调式稳压渗流试验装置，实现了渗透压力的可调、可控以及试验数据的自动化测量，同时也实现了软黏土渗透系数的高效、便捷、精准测量。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

本实用新型提供了一种压力可调式稳压渗流试验装置，包括：

气动部，包括气动空压机；

调压部，包括盛有蒸馏水密闭的压力罐，所述压力罐通过高压气管与气动空压机连接，所述压力罐内插入进水管，所述进水管的上端设置有稳压调节阀门；

以及渗透测量部，包括盛装软黏土试样的渗流仪和数据采集器，所述渗流仪的一端通过管道与压力罐的进水管连通，另一端的上下部设置有上排水口和下排水口，在所述上排水口安装流量计，所述流量计通过数据线与数据采集器连接。

进一步地，所述气动部还包括空压机压力表，所述空压机压力表与第一三通接头的第一接口连接，所述第一三通接头的第二接口通过高压气管与气动空压机连接，所述第一三通接头的第三接口通过高压气管与压力罐连接。

进一步地，所述第一三通接头的第三接口连接的高压气管上设置有空压机控制阀门。

进一步地，所述压力罐包括压力罐本体和压力罐上盖，所述压力罐上盖与压力罐本体通过压力罐固紧螺钉和压力罐固紧螺帽固定连接；所述压力罐本体与压力罐上盖之间设置有压力罐密封橡胶圈；所述压力罐上盖与进水管通过螺纹连接。

进一步地，所述调压部还包括压力罐压力表，所述压力罐压力表与第二三通接头的第一接口连接，所述第二三通接头的第二接口与进水管连接，所述第二三通接头的第三接口通过管道与渗流仪连接。

进一步地，所述第二三通接头的第三接口连接的管道上设置有压力罐控制阀门。

进一步地，所述渗流仪包括渗流仪底座和反力横梁，所述渗流仪底座与反力横梁通过渗流仪固定螺杆连接，所述渗流仪固定螺杆的下端与渗流仪底座通过螺纹连接，所述渗流仪固定螺杆的上端穿过反力横梁与渗流仪固紧螺帽固定连接；所述渗流仪底座开设有通道一；所述反力横梁的中间穿过渗流仪调节手柄，二者通过螺纹连接。

进一步地，所述渗流仪底座的上方放置套筒，所述套筒内自下而上放置有透水石一、软黏土试样和透水石二，所述套筒的顶端放置有渗流仪上盖，所述套筒与渗流仪上盖之间设置有渗流仪密封橡胶圈，所述渗流仪上盖开设有通道二，所述上排水口通过通道二与套筒相贯通，在所述上排水口安装上排水阀门，在所述下排水口安装下排水阀门。

进一步地，所述第二三通接头的第三接口连接的管道通过通道一与套筒相贯通，所述下排水口通过通道一与套筒相贯通。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型的压力可调式稳压渗流试验装置通过调节稳压调节阀门使进入软黏土试样的水压调至不同的压力值并保持稳定，实现了渗透压力的可调、可控。流量计采集不同压力下的渗流量，并将该数据传输给数据采集器，能够实现试验数据的自动化测量，通过得到不同压力与渗流量的关系，就可得到土体的渗透系数，实现了软黏土渗透系数的高效、便捷、精准测量。该装置具有制作简单、成本低，操作方便等优点。

附图说明

图1是本实用新型实施例的压力可调式稳压渗流试验装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的调压部的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的渗透测量部的结构示意图。

图中序号所代表的含义为：

1.气动空压机，2.高压气管，3.进水管，4.稳压调节阀门，5.上排水口，6.下排水口，7.流量计，8.数据线，9.数据采集器，10.空压机压力表，11.第一三通接头，12.空压机控制阀门，13.压力罐本体，14.压力罐上盖，15.压力罐固紧螺钉，16.压力罐固紧螺帽，17.压力罐密封橡胶圈，18.压力罐压力表，19.第二三通接头，20.压力罐控制阀门，21.渗流仪底座，22.反力横梁，23.渗流仪固定螺杆，24.渗流仪固紧螺帽，25.通道一，26.渗流仪调节手柄，27.套筒，28.透水石一，29.软黏土试样，30.透水石二，31.渗流仪密封橡胶圈，32.渗流仪上盖，33.通道二，34.上排水阀门，35.下排水阀门，36.环刀。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例的压力可调式稳压渗流试验装置包括气动部、调压部和渗透测量部，其中，气动部包括气动空压机1，调压部包括盛有蒸馏水密闭的压力罐，压力罐通过高压气管2与气动空压机1连接，气动空压机1为压力罐提供高压空气将蒸馏水压出罐体，压力罐内插入进水管3，进水管3的上端设置有稳压调节阀门4，稳压调节阀门4用于调节管内水压，实现了低水压渗透、压力可调可控。渗透测量部包括盛装软黏土试样29的渗流仪和数据采集器9，渗流仪的一端通过管道与压力罐的进水管3连通，另一端的上下部设置有上排水口5和下排水口6，在上排水口5安装流量计7，流量计7用于测量流出渗流仪的渗流量，流量计7通过数据线8与数据采集器9连接，流量计7精度为0.01ml/s，量程为10ml/s，以此来实现渗流量的实时测量，大大减小试验误差。

具体的，气动部还包括空压机压力表10，空压机压力表10与第一三通接头11的第一接口连接，第一三通接头11的第二接口通过高压气管2与气动空压机1连接，第一三通接头11的第三接口通过高压气管2与压力罐连接。空压机压力表10用于实时显示气动空压机1输出的空气气压。在第一三通接头11的第三接口连接的高压气管2上设置有空压机控制阀门12，用于控制压缩空气的开关。

如图2所示，压力罐包括压力罐本体13和压力罐上盖14，压力罐上盖14与压力罐本体13通过压力罐固紧螺钉15和压力罐固紧螺帽16固定连接，优选的，压力罐固紧螺钉15和压力罐固紧螺帽16共四组，对称分布增加压力罐的密闭性。压力罐本体13与压力罐上盖14之间设置有压力罐密封橡胶圈17，避免罐体漏气影响上水效果，压力罐密封橡胶圈17表面均匀涂抹有一层黄油；压力罐上盖14与进水管3通过螺纹连接，连接处涂有密封胶。

进一步的，调压部还包括压力罐压力表18，压力罐压力表18与第二三通接头19的第一接口连接，第二三通接头19的第二接口与进水管3连接，第二三通接头19的第三接口通过管道与渗流仪连接。压力罐压力表18用于实时显示压力罐输出水流压力，压力罐压力表18量程为15kPa，精度为0.1kPa。在第二三通接头19的第三接口连接的管道上设置有压力罐控制阀门20，用于控制水流的开关。

具体的，如图3所示，渗流仪包括渗流仪底座21和反力横梁22，渗流仪底座21与反力横梁22通过渗流仪固定螺杆23连接，渗流仪固定螺杆23的下端与渗流仪底座21通过螺纹连接，渗流仪固定螺杆23的上端穿过反力横梁22与渗流仪固紧螺帽24固定连接。渗流仪底座21中开设有通道一25。反力横梁22的中间穿过渗流仪调节手柄26，二者通过螺纹连接。渗流仪底座21的上表面开设有凹槽用于放置套筒27，渗流仪底座21与套筒27之间放置密封橡胶圈，套筒27内自下而上放置有透水石一28、软黏土试样29和透水石二30，透水石一28和透水石二30是为了阻挡土颗粒允许水通过。套筒27的顶端放置有渗流仪上盖32，套筒27与渗流仪上盖32之间设置有渗流仪密封橡胶圈31，设置渗流仪密封橡胶圈31是为了避免向外渗水，影响测量结果准确性。渗流仪上盖32开设有通道二33，上排水口5通过通道二33与套筒27相贯通，在上排水口5安装上排水阀门34，在下排水口6安装下排水阀门35。第二三通接头19的第三接口连接的管道通过通道一25与套筒27相贯通，下排水口6通过通道一25与套筒27相贯通。

在本实例中，空压机控制阀门12、压力罐控制阀门20、稳压调节阀门4、下排水阀门35和上排水阀门34的材质选用黄铜。其他部件的材质均选用不锈钢，防止被腐蚀，延长使用寿命。

工作原理如下：

步骤1，组装调压部，首先在压力罐中倒入蒸馏水，然后放置好压力罐密封橡胶圈17并在其表面涂抹一层黄油，盖上压力罐上盖14，接着拧紧压力罐固紧螺钉15。

步骤2，组装渗透测量部，首先将透水石一28放置在渗流仪底座21上，在套筒27内壁均匀涂抹一层凡士林，接着将带环刀36的软黏土试样29匀速推入套筒27，凡士林一方面起到润滑作用，另一方使环刀36与套筒27内壁紧密贴合，避免环刀36与套筒27之间的空隙进水影响测试结果，在软黏土试样29上下表面放滤纸，这里放置滤纸是为了阻挡微小土颗粒，将套筒27放置在渗流仪底座21的凹槽位置，在软黏土试样29上方再放置透水石二30，盖上渗流仪上盖32，拧紧渗流仪调节手柄26。

步骤3，在上排水口5安装流量计7，然后调试数据采集器9。

步骤4，调节稳压调节阀门4，压力调至2kPa，将气动空压机1、调压部和渗透测量部连接在一起。

步骤5，启动气动空压机1，打开空压机控制阀门12、压力罐控制阀门20、下排水阀门35和上排水阀门34，待整个试验装置气泡排出完毕后关闭下排水阀门35，对软黏土试样29进行低压饱和，直至上排水口5有水稳定流出，数据采集器9采集流量计7测试的流量值，30-60分钟后再调节稳压调节阀门4使压力调节至4kPa，10分钟后数据采集器9采集流量计7测试的流量值，30-60分钟后再次调节压力，依次递增直到10 kPa为止，最终会得到不同压力与渗流量的关系曲线，通过曲线拟合便可得到土体的渗透系数。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的 “一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

最后需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，仅用于说明本实用新型的技术方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种压力可调式稳压渗流试验装置，其特征在于，包括：

气动部，包括气动空压机；

调压部，包括盛有蒸馏水密闭的压力罐，所述压力罐通过高压气管与气动空压机连接，所述压力罐内插入进水管，所述进水管的上端设置有稳压调节阀门；

以及渗透测量部，包括盛装软黏土试样的渗流仪和数据采集器，所述渗流仪的一端通过管道与压力罐的进水管连通，另一端的上下部设置有上排水口和下排水口，在所述上排水口安装流量计，所述流量计通过数据线与数据采集器连接。

2.根据权利要求1所述的压力可调式稳压渗流试验装置，其特征在于，所述气动部还包括空压机压力表，所述空压机压力表与第一三通接头的第一接口连接，所述第一三通接头的第二接口通过高压气管与气动空压机连接，所述第一三通接头的第三接口通过高压气管与压力罐连接。

3.根据权利要求2所述的压力可调式稳压渗流试验装置，其特征在于，所述第一三通接头的第三接口连接的高压气管上设置有空压机控制阀门。

4.根据权利要求1所述的压力可调式稳压渗流试验装置，其特征在于，所述压力罐包括压力罐本体和压力罐上盖，所述压力罐上盖与压力罐本体通过压力罐固紧螺钉和压力罐固紧螺帽固定连接；所述压力罐本体与压力罐上盖之间设置有压力罐密封橡胶圈；所述压力罐上盖与进水管通过螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的压力可调式稳压渗流试验装置，其特征在于，所述调压部还包括压力罐压力表，所述压力罐压力表与第二三通接头的第一接口连接，所述第二三通接头的第二接口与进水管连接，所述第二三通接头的第三接口通过管道与渗流仪连接。

6.根据权利要求5所述的压力可调式稳压渗流试验装置，其特征在于，所述第二三通接头的第三接口连接的管道上设置有压力罐控制阀门。

7.根据权利要求5所述的压力可调式稳压渗流试验装置，其特征在于，所述渗流仪包括渗流仪底座和反力横梁，所述渗流仪底座与反力横梁通过渗流仪固定螺杆连接，所述渗流仪固定螺杆的下端与渗流仪底座通过螺纹连接，所述渗流仪固定螺杆的上端穿过反力横梁与渗流仪固紧螺帽固定连接；所述渗流仪底座开设有通道一；所述反力横梁的中间穿过渗流仪调节手柄，二者通过螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的压力可调式稳压渗流试验装置，其特征在于，所述渗流仪底座的上方放置套筒，所述套筒内自下而上放置有透水石一、软黏土试样和透水石二，所述套筒的顶端放置有渗流仪上盖，所述套筒与渗流仪上盖之间设置有渗流仪密封橡胶圈，所述渗流仪上盖开设有通道二，所述上排水口通过通道二与套筒相贯通，在所述上排水口安装上排水阀门，在所述下排水口安装下排水阀门。

9.根据权利要求8所述的压力可调式稳压渗流试验装置，其特征在于，所述第二三通接头的第三接口连接的管道通过通道一与套筒相贯通，所述下排水口通过通道一与套筒相贯通。

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