土層滲透系數(shù)原位測試裝置及其測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測量技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及土層滲透系數(shù)原位測試裝置及其測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在巖土工程勘察領(lǐng)域,往往需要進(jìn)行一系列的原位測試,了解場地區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)特性。其中滲透系數(shù)原位測試是比較常見的一種可了解水文地質(zhì)特性的原位試驗。目前常用的測試手段為抽水試驗、注水試驗,然此兩種方法只能配合鉆機(jī)使用,且無法進(jìn)行特定范圍內(nèi)土體滲透特性的測試工作。由于室內(nèi)進(jìn)行土體滲透系數(shù)測定工作,涉及到取樣質(zhì)量的優(yōu)劣,且忽略了太多的邊界條件,造成試驗結(jié)果往往不盡如人意。目前并無方便、快捷儀器,能夠根據(jù)工程設(shè)計需要,進(jìn)行特定區(qū)域內(nèi)土體滲透系數(shù)的測試工作,方便巖土設(shè)計人員有針對性的測試特定土體的原位滲透系數(shù)。因此便于各工程技術(shù)人員現(xiàn)場使用的土層滲透系數(shù)原位測試裝置顯得尤為重要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供了土層滲透系數(shù)原位測試裝置及其測試方法,裝置包括驅(qū)動裝置和由驅(qū)動裝置驅(qū)動起落的測試筒,可在場地內(nèi)的任意探孔內(nèi)測得指定深度的土體滲透系數(shù)。
[0004]本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:
一種土層滲透系數(shù)原位測試裝置,其特征在于:所述測試裝置包括測試筒和驅(qū)動控制箱,所述測試筒表面開設(shè)有進(jìn)水孔,內(nèi)部設(shè)置有抽水泵和水壓傳感器,所述驅(qū)動控制箱中設(shè)置有升降機(jī)構(gòu),所述升降機(jī)構(gòu)的牽引線與所述測試筒連接固定,所述驅(qū)動控制箱通過所述升降機(jī)構(gòu)控制所述測試筒的起落,所牽引線由導(dǎo)水管、傳感線和承重線構(gòu)成,其中所述傳感線與所述水壓傳感器連接,所述導(dǎo)水管與所述抽水泵連接,所述承重線與所述測試筒連接固定。
[0005]所述測試筒的頂部和底部分別設(shè)置有隔水板,所述隔水板分別固定連接有一旋轉(zhuǎn)齒輪,所述旋轉(zhuǎn)齒輪由所述驅(qū)動控制箱連接驅(qū)動,所述旋轉(zhuǎn)齒輪驅(qū)動所述隔水板轉(zhuǎn)動展開或轉(zhuǎn)動收攏。
[0006]所述測試筒的中心設(shè)置有硬管,所述牽引線穿設(shè)于所述硬管的內(nèi)部。
[0007]所述測試筒和所述硬管的豎直方向上分別設(shè)置有伸縮節(jié)。
[0008]涉及上述的土層滲透系數(shù)原位測試裝置的土層滲透系數(shù)原位測試方法,其特征在于:所述測試方法至少包括以下步驟:
通過所述驅(qū)動控制箱中所述升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動,將所述測試筒放入指定的土層深度范圍,所述測試筒的長度與所述土體深度范圍相吻合;
通過所述驅(qū)動控制箱驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)齒輪旋轉(zhuǎn),所述旋轉(zhuǎn)齒輪驅(qū)動所述隔水板展開并插入所述土體之中;
通過所述驅(qū)動控制箱啟動所述抽水泵抽吸指定深度的土體的地下水,并通過所述水壓傳感器測量所述測試筒內(nèi)水量的壓力值。
[0009]根據(jù)土層滲透系數(shù)原位測試所要求測量的土層深度范圍調(diào)整所述測試筒上的伸縮節(jié),使所述測試筒的長度與所述土層深度范圍相同。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點是:可配合場地內(nèi)的任意探孔使用;可測得指定深度的土體滲透系數(shù);具有結(jié)構(gòu)簡單、可操作性強(qiáng)、攜帶方便、實用性強(qiáng)、設(shè)計新穎等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明中測試筒外圍的濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為本發(fā)明中測試筒底部的濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明,以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:
如圖1-3所示,圖中標(biāo)記1-25分別為:驅(qū)動控制箱1、測試筒2、蓄電池3、電源接口 4、時間顯示屏5、水壓顯示屏6、繞線圈7、驅(qū)動電機(jī)8、控制按鈕9、外殼10、濾網(wǎng)11、抽水泵12、水壓傳感器13、導(dǎo)水管14、傳感線15、旋轉(zhuǎn)齒輪16、隔水板17、硬管18、牽引線19、螺絲環(huán)20、上表面21、排水管22、卡銷23、伸縮節(jié)24、承重線25。
[0013]實施例:如圖1所示,本實施例中的土層滲透系數(shù)原位測試裝置包括驅(qū)動控制箱1、測試筒2,其中驅(qū)動控制箱I連接控制測試筒2。驅(qū)動控制箱I內(nèi)設(shè)置有蓄電池3,蓄電池可通過電源接口 4充電,若現(xiàn)場用電方便,此電源接口 4亦可直接連接交流電源使用。驅(qū)動控制箱I上表面分布有時間顯示屏5、水壓顯示屏6和控制按鈕9。
[0014]測試筒2內(nèi)部中心位置上固定設(shè)置有結(jié)構(gòu)硬管18,測試筒2的底部設(shè)置有微型抽水泵12和水壓傳感器13。驅(qū)動控制箱I的外殼10內(nèi)設(shè)置有由牽引線19、繞線圈7和驅(qū)動電機(jī)8構(gòu)成的升降機(jī)構(gòu),其中牽引線19纏繞在繞線圈7上,其一端與繞線圈7相固定,另一端與測試筒2相連接,繞線圈7的一端與驅(qū)動電機(jī)8的驅(qū)動轉(zhuǎn)軸相連接固定。通過驅(qū)動電機(jī)8的驅(qū)動繞線圈7旋轉(zhuǎn),纏繞于繞線圈7上的牽引線19進(jìn)行縮放,從而控制與牽引線19相連接的測試筒2升降。
[0015]牽引線19可通過端頭螺絲環(huán)20與測試筒2的硬管18相連接,從而保證了裝置的整體性。牽引線19由導(dǎo)水管14、傳感線15、承重線25以及套裝在其外部的軟管構(gòu)成,導(dǎo)水管14和傳感線15分別通過測試筒2內(nèi)的結(jié)構(gòu)硬管18連接至測試筒2底部的微型抽水泵12和水壓傳感器13,而承重線25與測試筒2的底面相固定,以保證測試筒2在升降過程中的穩(wěn)定性。導(dǎo)水管14的另一端伸出于驅(qū)動控制箱I的外殼10外形成排水管22,當(dāng)場地內(nèi)的一測孔測量完畢后,在下一測孔測量時,通過排水管22將地下水從測試筒3中排出。
[0016]測試筒2的頂部和底部分別設(shè)置有旋轉(zhuǎn)齒輪16,旋轉(zhuǎn)齒輪16有連接線接至牽引線19內(nèi)傳感線15上,旋轉(zhuǎn)齒輪16由驅(qū)動控制箱I連接控制。旋轉(zhuǎn)齒輪16的外圍固定連接有隔水板17,兩者之間構(gòu)成配合連接,實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)齒輪16的轉(zhuǎn)動時,隔水板17旋轉(zhuǎn)展開或旋轉(zhuǎn)收攏。在實際使用時,可通過驅(qū)動控制箱I上的控制按鈕9,控制旋轉(zhuǎn)齒輪16的轉(zhuǎn)動方向,進(jìn)而調(diào)節(jié)隔水板17的伸縮狀態(tài)。當(dāng)測試筒2到達(dá)至預(yù)測深度時,通過控制按鈕9,驅(qū)動控制箱I驅(qū)動旋轉(zhuǎn)齒輪16轉(zhuǎn)動使隔水板17展開,切入兩側(cè)土體中,防止測孔上下水流進(jìn)入測試筒2,通過微型抽水泵12,抽取兩隔水板17間的原有測孔水。隨后通過水壓傳感器13,監(jiān)測測試筒2內(nèi)地下水在特定時間內(nèi)的滲出量,進(jìn)而求得預(yù)測深度范圍內(nèi)土體的滲透系數(shù)。
[0017]測試筒2的外壁上開有進(jìn)水口用于抽水泵12抽取土層內(nèi)的地下水。測試筒2外圍及抽水泵、水壓傳感器結(jié)構(gòu)區(qū)上表面21處分別設(shè)置有濾網(wǎng)11和濾網(wǎng)21,兩者均是為了防止在試驗過程中,測孔土顆粒進(jìn)入測試筒2內(nèi)部。
[0018]測試筒2的筒體及其內(nèi)部硬管18表面分布有若干卡銷23,四周濾網(wǎng)相應(yīng)位置分布有伸縮節(jié)24,用于調(diào)整一次完整滲透測試試驗的測試范圍??ㄤN23間距可根據(jù)行業(yè)使用習(xí)慣確定。例如,當(dāng)土體測試深度為lm-2m時,可通過卡銷23和伸縮節(jié)24將測試筒2的長度調(diào)整到lm,使得一次試驗僅測得lm-2m深度范圍內(nèi)的土體滲透系數(shù);同理,當(dāng)土體測試深度為lm-3m或lm-4m時,相應(yīng)調(diào)整卡銷23和伸縮節(jié)24使測試筒2的長度調(diào)整到測試范圍所需的2m或3m。
[0019]本實施例在具體測試時步驟如下:
1、將驅(qū)動控制箱I的蓄電池3充滿電,或?qū)㈦娫唇涌?4直接接至場地內(nèi)的交流電電源上,然后將儀器整體搬至場地內(nèi)的任意測孔旁。
[0020]2、扭緊牽引線19和硬管18的連接螺絲環(huán)20使驅(qū)動控制箱I和測試筒2相連接固定。通過卡銷23和伸縮節(jié)24調(diào)整測試筒2的長度,使其長度與試驗時指定的土體深度范圍相吻合。通過控制按鈕9,調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)齒輪16,使隔水板17處于閉合收攏狀態(tài)。
[0021]3、將測試筒2放置測孔中,通過控制按鈕9,將其下至預(yù)測深度。通過控制按鈕9,調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)齒輪16,使隔水板17展開并切入到四周土體中。此時測量筒3正處于由兩塊隔水板17隔出的土體環(huán)境內(nèi),且該土體環(huán)境的深度范圍即為試驗所需的土體深度范圍。啟動抽水泵16,抽光測試筒2中的原有測孔水,該上一測孔內(nèi)的測孔水。
[0022]4、抽水泵16繼續(xù)工作,打開時間顯示屏5和壓力顯示屏6,通過水壓傳感器13實時記錄測試筒2內(nèi)新滲出水量的壓力值。待測試筒2內(nèi)充滿地下水,壓力顯示屏6數(shù)值穩(wěn)定,試驗結(jié)束。技術(shù)人員通過新滲出水量的壓力值和時間值計算得到該深度范圍內(nèi)的土層滲透系數(shù)
5、通過控制按鈕9,使隔水板17閉合,將測試裝置放至下一深度,重復(fù)步驟3、4,繼續(xù)試驗。
【主權(quán)項】
1.一種土層滲透系數(shù)原位測試裝置,其特征在于:所述測試裝置包括測試筒和驅(qū)動控制箱,所述測試筒表面開設(shè)有進(jìn)水孔,內(nèi)部設(shè)置有抽水泵和水壓傳感器,所述驅(qū)動控制箱中設(shè)置有升降機(jī)構(gòu),所述升降機(jī)構(gòu)的牽引線與所述測試筒連接固定,所述驅(qū)動控制箱通過所述升降機(jī)構(gòu)控制所述測試筒的起落,所牽引線由導(dǎo)水管、傳感線和承重線構(gòu)成,其中所述傳感線與所述水壓傳感器連接,所述導(dǎo)水管與所述抽水泵連接,所述承重線與所述測試筒連接固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土層滲透系數(shù)原位測試裝置,其特征在于:所述測試筒的頂部和底部分別設(shè)置有隔水板,所述隔水板分別固定連接有一旋轉(zhuǎn)齒輪,所述旋轉(zhuǎn)齒輪由所述驅(qū)動控制箱連接驅(qū)動,所述旋轉(zhuǎn)齒輪驅(qū)動所述隔水板轉(zhuǎn)動展開或轉(zhuǎn)動收攏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土層滲透系數(shù)原位測試裝置,其特征在于:所述測試筒的中心設(shè)置有硬管,所述牽引線穿設(shè)于所述硬管的內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種土層滲透系數(shù)原位測試裝置,其特征在于:所述測試筒和所述硬管的豎直方向上分別設(shè)置有伸縮節(jié)。
5.一種涉及上述權(quán)利要求1-4所述的土層滲透系數(shù)原位測試裝置的土層滲透系數(shù)原位測試方法,其特征在于:所述測試方法至少包括以下步驟: 通過所述驅(qū)動控制箱中所述升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動,將所述測試筒放入指定的土層深度范圍,所述測試筒的長度與所述土體深度范圍相吻合; 通過所述驅(qū)動控制箱驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)齒輪旋轉(zhuǎn),所述旋轉(zhuǎn)齒輪驅(qū)動所述隔水板展開并插入所述土體之中; 通過所述驅(qū)動控制箱啟動所述抽水泵抽吸指定深度的土體的地下水,并通過所述水壓傳感器測量所述測試筒內(nèi)水量的壓力值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種土層滲透系數(shù)原位測試方法,其特征在于:根據(jù)土層滲透系數(shù)原位測試所要求測量的土層深度范圍調(diào)整所述測試筒上的伸縮節(jié),使所述測試筒的長度與所述土層深度范圍相同。
【專利摘要】本發(fā)明涉及測量技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及土層滲透系數(shù)原位測試裝置及其測試方法,其特征在于:所述測試裝置包括測試筒和驅(qū)動控制箱,所述測試筒表面開設(shè)有進(jìn)水孔,內(nèi)部設(shè)置有抽水泵和水壓傳感器,所述驅(qū)動控制箱中設(shè)置有升降機(jī)構(gòu),所述升降機(jī)構(gòu)的牽引線與所述測試筒連接固定,所述驅(qū)動控制箱通過所述升降機(jī)構(gòu)控制所述測試筒的起落,所牽引線由導(dǎo)水管、傳感線和承重線構(gòu)成,其中所述傳感線與所述水壓傳感器連接,所述導(dǎo)水管與所述抽水泵連接,所述承重線與所述測試筒連接固定。本發(fā)明的優(yōu)點是:可配合場地內(nèi)的任意探孔使用;可測得指定深度的土體滲透系數(shù)。
【IPC分類】E02D1-06, E02D1-02
【公開號】CN104878735
【申請?zhí)枴緾N201510192336
【發(fā)明人】雷文, 鄭曉慧, 王其合, 肖玉蘭
【申請人】中鐵上海設(shè)計院集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年4月21日