快速測定粗粒土滲透系數(shù)的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種測定粗粒土滲透系數(shù)的裝置，屬于土工試驗技術領域。
【背景技術】
[0002] 土中孔隙相互連通時可形成透水通道，雖然這些通道很不規(guī)則，且往往很狹窄，但 水可以靠重力沿著這些通道在土中流動。水在土孔隙通道中流動的現(xiàn)象，叫做水的滲流；土 可以被水透過的性質，稱為土的滲透性或透水性，它是土的力學性質之一。土的滲透系數(shù)是 評定土滲透性大小的參數(shù)，土的滲透系數(shù)越大，則透水性越強；反之，則越弱。
[0003] 粗粒土的滲透系數(shù)約為HT2?l(T4cm/s，是一種透水性較好的材料，可以通過滲透 儀滲水的方式直接測定其滲透系數(shù)，即常水頭滲透測試試驗：粗粒土在圓柱形的滲透儀內 分層制樣飽和后，水由上部注入滲透儀，調整滲透儀下部出水口高度以施加常水頭（常水 壓），讀取滲透儀側壁上的兩個測壓管的水位差（水壓差）Ah，將該水位差Ah除以兩個測 壓管在滲透儀側壁上的垂直間距L得到單位流程的水頭損失即水力梯度i ;同時用量筒接 取、測量出滲透儀下部出水口單位時間流出的滲透水量q，由達西定律q = k · i · A算出其 滲透系數(shù)k。（式中A為滲透儀內腔的橫截面面積）。這種方法測試結果精確，在室內的實 驗室測試中使用廣泛。但其存在以下問題：需要專門的滲透儀，測試不方便。由于側壁上的 兩個測壓管孔徑小，滲透水滲入測壓管緩慢、兩個測壓管的的水位上升至達到平衡的穩(wěn)定 水位點的時間長，導致測試時間長。無法滿足野外工程現(xiàn)場，簡單、快速測定粗粒土的滲透 系數(shù)的要求。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型的目的是提供一種快速測定粗粒土滲透系數(shù)的裝置，該裝置易于構 造，可快速、方便的測定粗粒土的滲透系數(shù)，尤其適合施工現(xiàn)場使用。
[0005] 本實用新型實現(xiàn)其發(fā)明目的所采取的技術方案是：一種快速測定粗粒土滲透系數(shù) 的裝置，其組成是：圓柱形的且無底無蓋的土樣筒，土樣筒置于圓形透水板上，圓形透水板 通過支撐架置于集水容器內。
[0006] 用本實用新型測定粗粒土滲透系數(shù)的操作步驟是：
[0007] a、試驗準備
[0008] 將粗粒土在土樣筒內分層制樣、飽和，在土樣筒內得到飽和的待測的粗粒土樣；隨 即將土樣筒置于圓形透水板上，同時，圓形透水板通過支撐架置于集水容器內；
[0009] b、滲透試驗
[0010] 用滴管向土樣筒內的粗粒土樣上表面均勻滴水，直至粗粒土樣上表面形成水膜， 并通過不斷滴水使水膜保持；同時，土樣筒內的水不斷經(jīng)粗粒土樣向下滲透，經(jīng)圓形透水板 滴入集水容器；
[0011] C、滲透系數(shù)測定
[0012] 滲透試驗進行的同時，在規(guī)定的時間t內，收集并測量集水容器內的水量；如此操 作重復進行，直至連續(xù)四次測量出的水量相互間的差值小于設定的閾值；然后，將四次測量 出的水量取平均值Q，通過k = QAA · t)，即測得粗粒土樣的滲透系數(shù)k，式中：A為土樣筒 內腔的橫截面面積。
[0013] 進一步，本實用新型的土樣筒置于圓形透水板上的方式為土樣筒的底部與圓形透 水板固定連接；所述的支撐架為固定連接在圓形透水板上的三角架。
[0014] 這種部件相互固定連接的測定裝置相對于部件相互分離的測定裝置，制樣時土樣 筒會和其他部件一起移動，不夠方便靈活，便攜性不足；但操作時省去了組裝部件的步驟， 節(jié)省了測量時間，重復性和再現(xiàn)性更好。
[0015] 用本實用新型測定粗粒土滲透系數(shù)的原理是：
[0016] 水在土中流動遵從水力學的能量方程，即著名的伯努利方程。根據(jù)該方程，相對于 任意確定的基準面，土中一點的總水頭h為：
[0017] h = z+hw+hv
[0018] 式中：z-一位置水頭，即該點與基準面的高度；
[0019] hw一一壓力水頭，即該點處開口測壓管的液柱高度；
[0020] hv一一動水頭，即該點處水垂直向上噴射到空氣中所達到高度。
[0021] 動水頭hv與速度平方成正比，由于水在土中滲流的速度一般很小，hv可以忽略不 計，這樣，總水頭h ~ z+hw。
[0022] 如果土中存在總水頭差，即水頭損失，則水將從總水頭高處沿著土中孔隙通道向 總水頭低處流動，單位流程的水頭損失即為滲流水力梯度i，可按式（1)計算。
[0023]
【主權項】
1. 一種快速測定粗粒土滲透系數(shù)的裝置，其組成是：圓柱形的且無底無蓋的土樣筒 (1)，土樣筒（1)置于圓形透水板（2)上，圓形透水板（2)通過支撐架（3)置于集水容器（4) 內。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種快速測定粗粒土滲透系數(shù)的裝置，其特征在于：所述的 土樣筒（1)置于圓形透水板（2)上的方式為：土樣筒（1)的底部與圓形透水板（2)固定連 接；所述的支撐架（3)為固定連接在圓形透水板（2)上的三角架。
【專利摘要】一種快速測定粗粒土滲透系數(shù)的裝置,其裝置的組成是：圓柱形的且無底無蓋的土樣筒(1)，土樣筒(1)置于圓形透水板(2)上，圓形透水板(2)通過支撐架(3)置于集水容器(4)內。該裝置易于構造，可快速、方便的測定出粗粒土的滲透系數(shù)，尤其適合施工現(xiàn)場使用。
【IPC分類】G01N15-08
【公開號】CN204314191
【申請?zhí)枴緾N201420836040
【發(fā)明人】羅強, 劉孟適, 梁多偉, 陳堅, 張良, 蔣良濰, 謝濤, 連繼峰, 石曉旺, 薛猛
【申請人】西南交通大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月25日