可精確測量土滲透系數(shù)的測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可精確測量土滲透系數(shù)的測量系統(tǒng)，包括滲透容器、壓力體積控制器A和壓力體積控制器B，滲透容器由圍壓腔體上蓋、圍壓腔體下蓋和容納土試樣的圍壓腔體構(gòu)成，圍壓腔體上蓋蓋合于圍壓腔體頂部，圍壓腔體下蓋蓋合于圍壓腔體底部；圍壓腔體上蓋上設(shè)有透水石A，圍壓腔體下蓋上設(shè)有透水石B，圍壓腔體上蓋外部設(shè)有至少一個與透水石A相連通的出氣出水孔，圍壓腔體下蓋外部設(shè)有至少一個與透水石B相連通的進水孔。所有的出氣出水孔通過壓力管A與壓力體積控制器A密閉連通，所有的進水孔通過壓力管B與壓力體積控制器B密閉連通。本實用新型提高了試驗中的滲透壓力測量效率，有效減小因讀數(shù)問題導(dǎo)致大誤差試驗結(jié)果，提高了精確度。
【專利說明】可精確測量土滲透系數(shù)的測量系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及土滲透系數(shù)測量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種可精確測量土滲透系數(shù) 的測量系統(tǒng)，主要用于巖土工程中測試土體的滲透特性。

【背景技術(shù)】
[0002] 伴隨著大規(guī)模土木工程建設(shè)，巖土工程的迅速發(fā)展對勘察、設(shè)計及施工提出更高 的要求。巖土工程參數(shù)測試方法中滲透系數(shù)是綜合反映土體滲透能力的最重要指標(biāo)，其值 的正確性對滲透量的計算及力學(xué)性質(zhì)有重要影響，對土工工程有重要的指導(dǎo)意義。在土與 結(jié)構(gòu)物連接處，土體在水及其它各種荷載的作用下產(chǎn)生復(fù)雜的變形與滲透的相互作用，危 及土工結(jié)構(gòu)物的安全。例如，黃土高邊坡與擋土墻相接處，存在下滲雨水與結(jié)構(gòu)物的交界 面，是邊坡?lián)跬两Y(jié)構(gòu)的主要失穩(wěn)區(qū)域，復(fù)雜的應(yīng)力變形狀態(tài)及滲透條件是導(dǎo)致事故發(fā)生的 重要原因。
[0003]目前國內(nèi)外關(guān)于土體滲透特性的研究日益增多，但是，從試驗手段看，國內(nèi)最常見 的是現(xiàn)行各類規(guī)范規(guī)程中（如《土工試驗規(guī)程》等）滲透試驗，包括常水頭滲透試驗和變水 頭滲透試驗。試驗裝置簡單，但讀數(shù)誤差大，不能實現(xiàn)對滲透過程中全程滲透系數(shù)監(jiān)測，只 能研究一段時間內(nèi)的平均參數(shù)值，由于在試驗過程中體積與壓力變化測誤差比較大，而且 需憑借肉眼觀察瞬間讀數(shù)，因此人為因素比較多，計算結(jié)果不準(zhǔn)確；儀器采用高位水箱提供 壓力水頭，壓力受限，難以進行大壓差的滲透試驗，且手動調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)壓力，滲透儀器內(nèi) 的壓力差不穩(wěn)定，試驗的可信度大大降低；試樣在受軸向壓力時會發(fā)生變形，試樣孔隙度發(fā) 生改變，試樣的滲透性能發(fā)生變化，而現(xiàn)有的多數(shù)儀器在做滲透系數(shù)計算時沒有考慮試驗 過程中試樣孔隙度的變化，導(dǎo)致測量的結(jié)果精度不高。目前試驗測試手段難以對土工試樣 的滲透性能進行精準(zhǔn)、快速的測量。 實用新型內(nèi)容
[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本實用新型的目的在于提供一種可精確測量土滲 透系數(shù)的測量系統(tǒng)，提高了試驗中的滲透壓力測量效率，有效減小因讀數(shù)問題而導(dǎo)致大誤 差試驗結(jié)果，提高了測量精確度。
[0005] 本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0006] 一種可精確測量土滲透系數(shù)的測量系統(tǒng)，包括滲透容器、壓力體積控制器A和壓 力體積控制器B，滲透容器由圍壓腔體上蓋、圍壓腔體下蓋和容納土試樣的圍壓腔體構(gòu)成， 圍壓腔體上蓋蓋合于圍壓腔體頂部，圍壓腔體下蓋蓋合于圍壓腔體底部；所述圍壓腔體上 蓋上設(shè)有透水石A，所述圍壓腔體下蓋上設(shè)有透水石B，圍壓腔體上蓋外部設(shè)有至少一個與 透水石A相連通的出氣出水孔，圍壓腔體下蓋外部設(shè)有至少一個與透水石B相連通的進水 孔。所有的出氣出水孔通過壓力管A與壓力體積控制器A密閉連通，所有的進水孔通過壓 力管B與壓力體積控制器B密閉連通。
[0007] 為了更好地實現(xiàn)本實用新型，本測量系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)采集儀和壓差傳感器，所述 壓力體積控制器A、壓力體積控制器B分別通過數(shù)據(jù)傳輸接口與數(shù)據(jù)采集儀電通信連接，所 述壓差傳感器通過數(shù)據(jù)傳輸接口與數(shù)據(jù)采集儀電通信連接。
[0008] 為了使得壓差等數(shù)據(jù)能夠能直觀、高效地查看，本測量系統(tǒng)還包括有PC計算機， 所述數(shù)據(jù)采集儀和壓差傳感器分別通過數(shù)據(jù)傳輸線與PC計算機電通信連接。
[0009] 本實用新型提供一種優(yōu)選的透水石A和透水石B的結(jié)構(gòu)技術(shù)方案是：所述透水石 A的數(shù)量為兩個，兩個透水石A分別對稱設(shè)置在圍壓腔體上蓋上；所述透水石B的數(shù)量為兩 個，兩個透水石B分別對稱設(shè)置在圍壓腔體下蓋上。
[0010] 為了使得滲透容器的結(jié)構(gòu)性能更好，所述圍壓腔體上蓋、圍壓腔體和圍壓腔體下 蓋通過固定螺栓依次固定。
[0011] 為了增強圍壓腔體上蓋與圍壓腔體之間的密封性能，所述圍壓腔體上蓋與圍壓腔 體之間密閉安裝有橡皮圈。
[0012] 優(yōu)選地，所述圍壓腔體與圍壓腔體下蓋相互焊接固定。
[0013] 本實用新型較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：
[0014] 1.本實用新型通過壓力體積控制器B使得滲透容器中土試樣達到飽和狀態(tài)，然后 土試樣就會持續(xù)滲透，通過壓力體積控制器A和壓力體積控制器B的壓強參數(shù)，以及通過壓 力體積控制器A和壓力體積控制器B檢測到的初始體積值和瞬時體積值，這樣就可以通過 公式準(zhǔn)確計算出土試樣的滲透系統(tǒng)。
[0015] 2.本實用新型的滲透容器由圍壓腔體上蓋、圍壓腔體下蓋和圍壓腔體構(gòu)成，可以 非常方便放置土試樣，橡皮圈可以增強圍壓腔體上蓋與圍壓腔體之間的密封性能。
[0016] 3.本實用新型設(shè)置兩個出水出氣孔和兩個進水孔，有效地實現(xiàn)了進出水過程中的 流速與壓力穩(wěn)定；使用兩個壓力體積控制器作為壓力源，并能檢測出瞬時體積，實現(xiàn)大水頭 壓力差。本實用新型的壓力體積控制器與數(shù)據(jù)采集儀和PC計算機連接，實現(xiàn)了精確讀數(shù)與 數(shù)據(jù)處理。
[0017] 4.本實用新型提高了試驗中的滲透壓力，有效減小因讀數(shù)問題而導(dǎo)致大誤差試驗 結(jié)果，提1? 了試驗精確度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型的滲透容器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本實用新型的原理示意圖。
[0020] 附圖標(biāo)記說明如下：1 一圍壓腔體上蓋，2 -出氣出水孔，3 -透水石A，4 一橡皮 圈，5 -圍壓腔體，6 -環(huán)刀，7 -進水孔，8 -透水石B，9 一圍壓腔體下蓋，10 -固定螺栓， 11 - 土試樣，12 -滲透容器，13 -壓力體積控制器A，14 -壓力體積控制器B，15 -壓差傳 感器，16 -數(shù)據(jù)米集儀，17 - PC計算機，18 -壓力管A，19 -壓力管B。

【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細(xì)說明。
[0022] 實施例一
[0023] 如圖1?圖2所示，一種可精確測量土滲透系數(shù)的測量系統(tǒng)，包括滲透容器12、壓 力體積控制器A13和壓力體積控制器B14,滲透容器12由圍壓腔體上蓋1、圍壓腔體下蓋9 和容納土試樣11的圍壓腔體5構(gòu)成，圍壓腔體上蓋1蓋合于圍壓腔體5頂部，圍壓腔體下 蓋9蓋合于圍壓腔體5底部。圍壓腔體上蓋1上設(shè)有透水石A3,圍壓腔體下蓋9上設(shè)有透 水石B8,圍壓腔體上蓋1外部設(shè)有至少一個與透水石A3相連通的出氣出水孔2,圍壓腔體 下蓋9外部設(shè)有至少一個與透水石B8相連通的進水孔7。所有的出氣出水孔2通過壓力 管A18與壓力體積控制器A13密閉連通，所有的進水孔7通過壓力管B19與壓力體積控制 器B14密閉連通。
[0024] 本測量系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)采集儀16和壓差傳感器15,壓力體積控制器A13、壓力體 積控制器B14分別通過數(shù)據(jù)傳輸接口與數(shù)據(jù)采集儀16電通信連接，壓差傳感器15通過數(shù) 據(jù)傳輸接口與數(shù)據(jù)采集儀16電通信連接。數(shù)據(jù)采集儀16能夠采集到壓力體積控制器A13 和壓力體積控制器B14上的體積值。
[0025] 本測量系統(tǒng)還包括有PC計算機17,數(shù)據(jù)采集儀16和壓差傳感器15分別通過數(shù)據(jù) 傳輸線與PC計算機17電通信連接。PC計算機17可以顯示出壓力體積控制器A13和壓力 體積控制器B14兩個控制器上各自對應(yīng)的體積值以及壓力值。
[0026] 如圖1所示，本實施例的透水石A3的數(shù)量為兩個，兩個透水石A3分別對稱設(shè)置在 圍壓腔體上蓋1上。本實施例的透水石B8的數(shù)量為兩個，兩個透水石B8分別對稱設(shè)置在 圍壓腔體下蓋9上。
[0027] 如圖1所示，圍壓腔體上蓋1、圍壓腔體5和圍壓腔體下蓋9通過固定螺栓10依次 固定，固定螺栓10可以讓圍壓腔體上蓋1、圍壓腔體5和圍壓腔體下蓋9三者的固定更為牢 固。作為優(yōu)選，本實施例的圍壓腔體5與圍壓腔體下蓋9相互焊接固定。
[0028] 如圖1所示，圍壓腔體上蓋1與圍壓腔體5之間密閉安裝有橡皮圈4,該橡皮圈4 可以增強圍壓腔體上蓋1與圍壓腔體5之間的密封性能。
[0029] 使用本測量系統(tǒng)通過常水頭滲透試驗方式來測量土滲透系統(tǒng)的方法如下：
[0030] 第一步：使用環(huán)刀切取圓柱形的土試樣11，保證土試樣11與環(huán)刀壁之間沒有空 隙，并將土試樣11配合安裝于圍壓腔體5內(nèi)。將整個測量系統(tǒng)按照圖1、圖2相連接。
[0031] 第二步：讓土試樣11飽和，打開出氣出水孔2,使其與大氣相連，壓力體積控制器 B14通過壓縮腔體內(nèi)水緩慢施加壓強，一般為2?5kPa，其壓強與土試樣11的滲透性相關(guān)， 例如：沙土可設(shè)置低壓強，黏性土可設(shè)置高壓力，但不宜大于10kPa。待出氣出水孔2不再 排出氣體，排出的水成股流出，試樣就處于飽和階段。
[0032] 第三步：試驗階段，將出氣出水孔2與壓力體積控制器A13連接，記錄本步驟的 試驗開始時兩壓力體積控制器（壓力體積控制器A13和壓力體積控制器B14)的體積初始 VI (壓力體積控制器A13對應(yīng)的體積值）、V2 (壓力體積控制器B14對應(yīng)的體積值）。設(shè)置 兩個壓力體積控制器的壓強，壓力體積控制器B14的壓強P2大于壓力體積控制器A13的壓 強卩 1，二者之間的壓強差（P2_Pi) -般不宜大于50kPa。一般設(shè)置壓力體積控制器B14壓強 P2為30-50kPa，壓力體積控制器1的壓強Pi為10-20kPa，施加壓力同時數(shù)據(jù)采集儀得到任 意瞬時兩壓力體積控制器的體積為Vl t (壓力體積控制器A13對應(yīng)的體積值）、V2t (壓力體 積控制器B14對應(yīng)的體積值）。
[0033] 第四步：數(shù)據(jù)處理，即得到相應(yīng)數(shù)據(jù)之后的計算過程如下：
[0034] 根據(jù)國家通用規(guī)范土工試驗規(guī)程對常水頭滲透系數(shù)的計算
[0035]

【權(quán)利要求】
1. 一種可精確測量土滲透系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于：包括滲透容器（12)、壓力體 積控制器A (13)和壓力體積控制器B (14)，滲透容器（12)由圍壓腔體上蓋（1)、圍壓腔體 下蓋（9)和容納土試樣（11)的圍壓腔體（5)構(gòu)成，圍壓腔體上蓋（1)蓋合于圍壓腔體（5) 頂部，圍壓腔體下蓋（9)蓋合于圍壓腔體（5)底部；所述圍壓腔體上蓋（1)上設(shè)有透水石A (3)，所述圍壓腔體下蓋（9)上設(shè)有透水石B (8)，圍壓腔體上蓋（1)外部設(shè)有至少一個與透 水石A (3)相連通的出氣出水孔（2)，圍壓腔體下蓋（9)外部設(shè)有至少一個與透水石B (8) 相連通的進水孔（7);所有的出氣出水孔（2)通過壓力管A (18)與壓力體積控制器A (13) 密閉連通，所有的進水孔（7)通過壓力管B (19)與壓力體積控制器B (14)密閉連通。
2. 按照權(quán)利要求1所述的可精確測量土滲透系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于：還包括數(shù) 據(jù)采集儀（16)和壓差傳感器（15)，所述壓力體積控制器A (13)、壓力體積控制器B (14)分 別通過數(shù)據(jù)傳輸接口與數(shù)據(jù)采集儀（16)電通信連接，所述壓差傳感器（15)通過數(shù)據(jù)傳輸 接口與數(shù)據(jù)采集儀（16)電通信連接。
3. 按照權(quán)利要求2所述的可精確測量土滲透系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于：還包括有 PC計算機（17)，所述數(shù)據(jù)采集儀（16)和壓差傳感器（15)分別通過數(shù)據(jù)傳輸線與PC計算機 (17)電通信連接。
4. 按照權(quán)利要求1所述的可精確測量土滲透系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于：所述透水 石A (3)的數(shù)量為兩個，兩個透水石A (3)分別對稱設(shè)置在圍壓腔體上蓋（1)上；所述透水 石B (8)的數(shù)量為兩個，兩個透水石B (8)分別對稱設(shè)置在圍壓腔體下蓋（9)上。
5. 按照權(quán)利要求1?4任一項所述的可精確測量土滲透系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于： 所述圍壓腔體上蓋（1)、圍壓腔體（5)和圍壓腔體下蓋（9)通過固定螺栓（10)依次固定。
6. 按照權(quán)利要求5所述的可精確測量土滲透系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于：所述圍壓 腔體上蓋（1)與圍壓腔體（5)之間密閉安裝有橡皮圈（4)。
7. 按照權(quán)利要求5所述的可精確測量土滲透系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于：所述圍壓 腔體（5)與圍壓腔體下蓋（9)相互焊接固定。
【文檔編號】G01N15/08GK204101419SQ201420590622
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】董立山, 牛立強, 辛潤勤 申請人:山西省交通科學(xué)研究院, 山西交科公路勘察設(shè)計院