CN220626118U - 一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置(如图1)，其特征是：包括三轴加压装置，三维渗流测试装置主体(如图2)，加压盖和橡胶套，四个螺丝，五根PVC导管，五个接水烧杯，秒表，滤纸若干，透水塑料板若干。具体连接方式：三维渗流测试装置主体置样口四周和底部放置透水塑料板和滤纸，装置主体上部放置加压盖和橡胶套，用螺丝进行固定；三轴加压装置连接套有橡胶圈的加压盖；PVC导管与三维渗流测试装置主体的出水口相连，并将烧杯放在导管正下方。测量斜向渗流系数只需把斜向渗流系数测量装置(如图4)放进置样口中再重复上述步骤即可。本实用新型的有益效果是：本装置能大幅提高渗流试验效率，操作简便，可重复使用。

Description

一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置

技术领域

本实用新型专利属于土体渗透技术领域，具体涉及一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置。

背景技术

岩土的渗透系数又称水力传导系数，土壤渗透系数决定于土壤质地，它既是一个代表土的渗透性强弱的定量指标，也是渗流计算时必须用到的一个基本参数。此外还被广泛应用与岩土工程学、环境工程学、土壤学等多个学科，涉及工程建设领域、环境领域、农业领域，具有非常大的应用范围。因此，准确的测定土的渗透系数是一项十分重要的工作。设计出一套准确、快速测量渗透系数的方法或装置也变得尤为重要。

近几年来，市面上的渗透系数检测装置多种多样，但现阶段渗透系数K的试验多是基于二维坐标系下，基于x、y、z三个方向下的渗透系数测量以及斜向渗流系数测量相关方面的研究较为缺乏，且由于在地下工程施工过程中很多时候需要勘探监测土体多个方向的渗透系数，若逐个方向布设仪器进行测试较为繁琐，为此本实用新型提出一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置。

实用新型内容

本专利所要解决的问题是在三维渗流场作用下如何量测出土体的横向、竖向、斜向三维渗透流量，并通过简单推导计算出土体在x、y、z三个主方向的渗透系数，以及xz、yz两个侧方向的渗流系数。本装置主体构造简单，制作成本低，且可以化繁为简，大大提高了效率；具有重复利用性，为三维渗透试验提供了便捷方法。

为了解决上述问题，本专利采用的技术方案是：一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：包括三轴加压装置，三维渗流测试装置主体，加压盖和橡胶套，四个螺丝，五根PVC导管，五个接水烧杯，秒表，滤纸若干，透水塑料板若干；所述三维渗流测试装置主体中间置样口四周和底部连通；所述三维渗流测试装置主体上部放置加压盖和橡胶套，并通过所述四个螺丝进行固定；所述三轴加压装置连接套有橡胶圈的加压盖；所述五根PVC导管与三维渗流测试装置主体的出水口相连，所述五个接水烧杯放置在导管正下方。

所述三轴加压装置包括三轴压力室和加压盖两部分，三轴加压装置的作用是给三维渗流装置进行加压，目的是加快三维渗流装置内土试样的固结。

所述三维渗流测试装置主体顶部为八边形，中间有一个圆形的口便于放置土试样，侧面为六边形和三角形组合而成，四个出水口处于贯通状态，下端为四边形出水口。

所述加压盖和橡胶套是与三维渗流主体适配的盖子以及环形橡胶套，橡胶套放置于加压盖与三维渗流测试装置主体之间，在加压时起到密封的作用。

所述四个螺丝为钢制螺丝，用于加固加压盖和三维渗流测试装置主体。

所述五根PVC导管为长40cm的PVC管，便于将渗透出的水导入到烧杯中。

所述烧杯容积为100ml的烧杯，目的是收集渗出的水，进而方便肉眼读出渗水量Q。

所述秒表用于记录渗水时间。

所述滤纸、透水塑料板应在放置土样前铺好，目的是防止土样溢出，起到支撑和过滤土样的作用。

本实用新型的有益效果是：功能上本发明可以最多测量四个方向的渗透系数，将传统的渗流测试装置集为一体，化繁为简，大大提高了试验效率；结构上本装置主体构造简单，制作成本低，具有重复利用性，且方便操作和计算，为实际工程中三维渗透系数测试提供有力技术支持。

附图说明：

图1三维渗流测试装置整体；

图2三维渗透装置主体图；

图3加压盖结构图；

图4三维渗透装置俯视图；

图5三维渗透装置出水口结构图；

图6斜向渗流系数测量装置图。

图中：

1.三轴加压装置 2.三维渗透测量装置主体 3.加压盖和橡胶套

4.螺丝 5.PVC导管 6.接水烧杯

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施。

利用该实用新型形成一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置的具体操作步骤为：

(1)在五个出水口处放置好滤纸和透水塑料板，将土试样放入到三维渗流主体测量装置2中。

(2)放置好橡胶套和加压盖3，用螺丝4连接三轴加压装置1和三维渗流主体测量装置2。

(3)将PVC导管5用橡胶套与紧密连接，并在PVC管底部正下方的位置放置五个标有刻度的烧杯6。

(4)准备工作做完后开始从打开三轴加压装置1进行加压，待水流出土试样的时候开始计时，待渗出流量Q稳定后，量测经过一定时间t内流经试样的水量V。

(5)V＝Q*t＝v*A*t，根据达西定律，v＝k*i，则V＝k*(Δh/L)*A*t，从而得出k＝Q*L/A*Δh。

(6)若想测量斜向渗流系数只需把斜向渗流系数测量装置放进三维渗流测量主体中，再将土试样放入斜向渗流系数测量装置中，重复上述步骤(1)～(5)即可。

式中：V为各方向的渗流水量；Q为各方向渗出流量；v为渗流速度；t为整体的渗流时间；A为各方向渗流横截面积；k为渗流系数；Δh为渗流水头；L为渗流路径。

Claims (9)

1.一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：包括三轴加压装置(1)，三维渗流测试装置主体(2)，加压盖和橡胶套(3)，四个螺丝(4)，五根PVC导管(5)，五个接水烧杯(6)，秒表，滤纸若干，透水塑料板若干；所述三维渗流测试装置主体(2)中间置样口四周和底部连通；所述三维渗流测试装置主体(2)上部放置加压盖和橡胶套(3)，并通过所述四个螺丝(4)进行固定；所述三轴加压装置(1)连接加压盖和橡胶套(3)；所述五根PVC导管(5)与三维渗流测试装置主体(2)的出水口相连，所述五个接水烧杯(6)放置在导管正下方。

2.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述三轴加压装置(1)包括三轴压力室和加压盖两部分，三轴加压装置的作用是给三维渗流装置进行加压，目的是加快三维渗流装置内土试样的固结。

3.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述三维渗流测试装置主体(2)顶部为八边形，中间有一个圆形的口便于放置土试样，侧面为六边形和三角形组合而成，四个出水口处于贯通状态，下端为四边形出水口。

4.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述加压盖和橡胶套(3)是与三维渗流主体适配的盖子以及环形橡胶套，橡胶套放置于加压盖与三维渗流测试装置主体之间，在加压时起到密封的作用。

5.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述四个螺丝(4)为钢制螺丝，用于加固加压盖和三维渗流测试装置主体。

6.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述五根PVC导管(5)为长40cm的PVC管，便于将渗透出的水导入到烧杯中。

7.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述烧杯(6)容积为100ml的烧杯，目的是收集渗出的水，进而方便肉眼读出渗水量Q。

8.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述秒表用于记录渗水时间。

9.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述滤纸、透水塑料板应在放置土样前铺好，目的是防止土样溢出，起到支撑和过滤土样的作用。