CN116840125B - 一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于粒料渗透测试设备技术领域，涉及一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备，包括：试验箱、蓄水箱、水头高度控制件、由第一竖管、第二竖管、多个横管及调节阀组成，第一竖管与第二竖管相对竖直设置且上端都为封闭结构，水头高度控制件用于调节送入试验箱内部的水头高度；沉砂池，与试验箱的另一侧连通；输送组件，分别与蓄水箱、水头高度控制件连接，用于将蓄水箱内部的水通过水头高度控制件输送到试验箱内。本发明通过水头高度控制件的设置，能够调整送入试验箱内部的水头高度，使试验箱能够进行横向渗流试验，从而能够评估横向和竖向渗透系数之间的差异，提高粒料渗透试验的精确度。
Description
技术领域
本发明属于粒料渗透测试设备技术领域，涉及一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备及方法。
背景技术
排水基层的主要作用是用来排除路表面渗下的水，渗透系数是用来表征渗透能力的一个指标，渗透系数数值的正确测定对渗透计算及排水层的设计有着重要的意义，因此需要对渗透系数进行较为深入的研究。按照透水试验原理的不同，我国测定大空隙沥青混合料透水系数的方法主要分为两类，一类为以《公路工程沥青和沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)中T0730为代表的变水头透水试验，采用变水头透水仪进行试验；另一类为以《排水沥青路面设计与施工技术规范》(JTG T3350-03-2020)为代表的常水头透水系数测试方法。近年来，国内外相关学者对两类方法进行了分析比较，认为变水头透水试验适合测量透水系数较小的材料，常水头渗水仪适合测量透水系数较大的材料。
目前，大多数粒料渗透试验都是采用竖向渗流设备，无法评估粒料渗透系数各向异性，即横向和竖向渗透系数之间的差异，降低了粒料渗透试验的精确度。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备及方法，通过水头高度控制件调整送入试验箱内部的水头高度，使试验箱能够进行横向渗流试验，从而能够评估横向和竖向渗透系数之间的差异，提高粒料渗透试验的精确度。
为实现上述目的，本发明一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备及方法的具体技术方案如下：
一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备，包括：
试验箱；
蓄水箱，设置在试验箱的下部；
水头高度控制件，与试验箱的一侧连通，由第一竖管、第二竖管、多个横管及调节阀组成，第一竖管与第二竖管相对竖直设置且上端都为封闭结构，多个横管从上到下水平均匀设置在第一竖管与第二竖管之间，每一个横管的两端分别与第一竖管、第二竖管连通，多个调节阀与多个横管一一对应，每一个调节阀设置在对应的横管上，水头高度控制件用于调节送入试验箱内部的水头高度；
沉砂池，与试验箱的另一侧连通；
输送组件，分别与蓄水箱、水头高度控制件连接，用于将蓄水箱内部的水通过水头高度控制件输送到试验箱内。
本发明的特点还在于：
输送组件包括水泵，水泵的输入端通过第一连接管与蓄水箱的侧面靠近下部的位置连通，水泵的输出端通过第二连接管与第一竖管的下端连接，第二竖管的下端设置有第三连接管，第三连接管的管身与第二竖管的下端连通，第三连接管的两端分别与蓄水箱的侧面靠近上部的位置、第一竖管靠近下端的位置连通，第三连接管的上部设置有第四连接管，第四连接管的两端分别与第一竖管位于第三连接管上部的位置、试验箱连接，第三连接管上设置有第一阀门，第一竖管上位于第三连接管与第四连接管之间的位置设置有第二阀门。
其中沉砂池与试验箱之间通过第五连接管连通，第五连接管的一端连接在试验箱的下部靠近另一侧的位置，第五连接管的另一端与沉砂池的上部连接，第四连接管的端部连接在试验箱的下部靠近一侧的位置，第四连接管与第五连接管上分别设置有第三阀门。
其中试验箱的正面设置有观察窗，试验箱的背面竖直设置有多个观察管，多个观察管沿着试验箱的长度方向均匀设置，每一个观察管的下端与试验箱内部连通。
其中沉砂池的下部与蓄水箱之间通过第六连接管连通，第六连接管的两端分别连接在沉砂池的下部、蓄水箱的侧面靠近下部的位置，沉砂池的上部与第六连接管之间通过第七连接管连通，第七连接管上设置有流量计。
其中试验箱内部靠近两侧的位置分别竖直设置有筛网，第四连接管位于对应的筛网与试验箱的一侧内壁之间，第五连接管位于对应的筛网与试验箱的另一侧内壁之间。
其中还包括套筒，套筒竖直设置在试验箱的上部，试验箱上部靠近套筒下端的位置设置有安装孔，安装孔内设置有盖体，套筒的下端与安装孔内壁可拆卸连接，套筒内部用于安放渗流仪，渗流仪用于配合试验箱进行竖向渗流试验。
一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备的使用方法，具体步骤为：
步骤S1、将基层粒料按目标含水率进行配料，然后将基层粒料压实，测量基层粒料的单位干重量并记录基层粒料的水分含量和总质量，然后将基层粒料填入试验箱；
步骤S2、对蓄水箱进行充水，充水完成之后，利用真空泵对蓄水箱进行抽真空除去蓄水箱内部的空气，使水处于基本饱和状态；
步骤S3、启动水泵，使水流对试验箱中的基层粒料进行渗透浸泡，待水流入沉砂池后关闭水泵；
步骤S4、进行横向渗流测试，打开第四连接管与第五连接管上的两个第三阀门，启动水泵，然后从下倒上依次重复打开与关闭多个横管上的调节阀直至打开合适的调节阀以控制水头高度达到目标值，通过观察试验箱上分别靠近第四连接管、第五连接管的两个观察管内的水位高度是否相等，若两个观察管内的水头高度相等则对水流饱和度进行估算；待水头稳定后，通过连接于试验箱的多根观察管记录水流通过基层材料过程中水头高度数据，利用流量计测量水流流量，并测量水温，计算得到横向渗透系数；
步骤S5、进行竖向渗流测试，关闭第四连接管与第五连接管上的两个第三阀门，打开安装孔上的盖体，将套筒的下端安装在安装孔内，然后将渗流仪安放在套筒内，利用液压计设定液位，通过试验箱顶盖对基层粒料进行渗透性测试，对于渗透速率较慢的基层粒料，读取渗流仪顶部细管刻度，对于渗透速率较快的基层粒料，读取渗流仪底部粗管刻度，然后计算得到竖向渗透系数。
其中步骤4中的横向渗透系数计算过程如下：
其中，kT为T温度下材料的渗透系数，k20℃为20℃下材料的渗透系数，ηT为水在温度T下的粘度，η20℃为水在20℃下的粘度，γw(T)为水在T温度下的单位重量，T的单位为℃。
其中步骤5中的竖向渗透系数计算过程如下：
Rt＝2.2902(0.9842T)/T0.1702 (3)
其中，Rt为t1～t2时间内测试温度下渗透液运动黏度与20℃时水的运动黏度的比值，d为顶部细管直径，D1为底部粗管直径，a为系数，对于不透水基层a＝+1，被测材料无限深度，即20倍D1以上时a＝0，对于透水基层a＝-1，b1为基层粒料的厚度，H1为t1时的有效水头高度，即t1时顶部细管刻度或者底部粗管刻度，H2为t2时的有效水头高度，即t2时顶部细管刻度或者底部粗管刻度，G1为渗流仪系数，K为竖向渗透系数。
本发明的一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备及方法具有以下优点：
第一，通过水头高度控制件的设置，能够调整送入试验箱内部的水头高度，使试验箱能够进行横向渗流试验，从而能够评估横向和竖向渗透系数之间的差异，提高粒料渗透试验的精确度。
第二，通过输送组件与水头高度控制件、试验箱、蓄水箱的配合设置，不仅能够进行横向渗流试验，还能够将对试验箱与蓄水箱进行排水，适用范围广。
第三，通过第六连接管与沉砂池、蓄水箱的配合设置，能够使沉砂池中的水回流到蓄水箱内，实现整个装置水的循环使用，节约用水。
第四，通过渗流仪与验箱的配合设置，不仅能够进行横向渗流试验，还能够进行竖向渗流试验，便于快速对评估横向和竖向渗透系数之间的差异，同时，通过多次试验表明，通过本装置进行渗流试验可重复性较高。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中水头高度控制件的结构示意图；
图3为本发明中试验箱的结构示意图；
图4为本发明中筛网的结构示意图；
图5为本发明中不同粒度基层粒料的横向渗透系数。
附图标记：
1、试验箱；2、蓄水箱；3、沉砂池；4、流量计；5、观察管；6、筛网；7、观察窗；8、水头高度控制件；81、第一竖管；82、横管；83、调节阀；84、第二竖管；9、套筒；10、水泵；14、第一连接管；16、第二连接管；17、第三连接管；18、第四连接管；19、第五连接管；20、第六连接管；21、第七连接管。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备及方法做进一步详细的描述。
如图1、2所示，本发明一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备，包括试验箱1，试验箱尺寸为1m×0.5m×0.4m，尺寸足够，可以对多层路基材料进行组合测试，试验箱1的下部设置有蓄水箱2，蓄水箱2用于为试验箱1内部供水，试验箱1的一侧连通有水头高度控制件8，水头高度控制件8由第一竖管81、第二竖管84、多个横管82及调节阀83组成，第一竖管81与第二竖管84相对竖直设置且上端都为封闭结构，多个横管82从上到下水平均匀设置在第一竖管81与第二竖管84之间，每一个横管82的两端分别与第一竖管81、第二竖管84连通，多个调节阀83与多个横管82一一对应，每一个调节阀83设置在对应的横管82上，水头高度控制件8用于调节送入试验箱1内部的水头高度，试验箱1的另一侧连通有沉砂池3，蓄水箱2与水头高度控制件8之间设置有输送组件，输送组件分别与蓄水箱2、水头高度控制件8连接，输送组件用于将蓄水箱2内部的水通过水头高度控制件8输送到试验箱1内，通过水头高度控制件8的设置，能够调整送入试验箱1内部的水头高度，使试验箱能够进行横向渗流试验，从而能够评估横向和竖向渗透系数之间的差异，提高粒料渗透试验的精确度。
如图1所示，输送组件包括水泵10，水泵10的输入端通过第一连接管14与蓄水箱2的侧面靠近下部的位置连通，水泵10的输出端通过第二连接管16与第一竖管81的下端连接，水泵10的输出端与第二连接管16之间设置有三通管，三通管的两端与水泵10的输出端、第二连接管16连接，三通管的另一端连接有排水管，排水管上设置有排水阀，第二竖管84的下端设置有第三连接管17，第三连接管17的管身与第二竖管84的下端连通，第三连接管17的两端分别与蓄水箱2的侧面靠近上部的位置、第一竖管81靠近下端的位置连通，第三连接管17的上部设置有第四连接管18，第四连接管18的两端分别与第一竖管81位于第三连接管17上部的位置、试验箱1连接，第三连接管17上设置有第一阀门，第一竖管81上位于第三连接管17与第四连接管18之间的位置设置有第二阀门，当需要对试验箱1中的基层粒料进行渗透浸泡时，关闭第一阀门，打开第一竖管81上的第二阀门，多个调节阀83都处于关闭的状态，启动水泵10，水泵10将蓄水箱2中的水通过第一连接管14输送到第二连接管16，然后通过第一竖管81进入第四连接管18，最后进入试验箱1内部，当需要进行横向渗透试验时，关闭第一阀门，关闭第一竖管81上的第二阀门，启动水泵10，然后从到上依次重复打开与关闭多个调节阀83直至打开合适的调节阀83以控制水头高度达到目标值，水泵10将蓄水箱2中的水通过第一连接管14输送到第二连接管16，然后通过第一竖管81进入第三连接管17，从第三连接管17进入第二竖管84，通过已经打开的调节阀83对应的横管82进入第一竖管81，然后从第四连接管18进入试验箱1内部，当需要对试验箱1与蓄水箱2内部进行排水时，打开第一阀门、第二阀门与排水阀(排水阀仅在排水时打开)，多个调节阀83都处于关闭的状态，启动水泵10，试验箱1中的水通过第四连接管18进入第一竖管81，然后从第一竖管81进入第三连接管17，并从第三连接管17进入蓄水箱2，蓄水箱2内的水通过第一连接管14进入水泵10，从水泵10上设置的出水口排出。
沉砂池3与试验箱1之间通过第五连接管19连通，第五连接管19的一端连接在试验箱1的下部靠近另一侧的位置，第五连接管19的另一端与沉砂池3的上部连接，第四连接管18的端部连接在试验箱1的下部靠近一侧的位置，通过第四连接管18、第五连接管19分别与试验箱1的下部两侧连接在能够进行横向渗流试验的同时，便于排水，第四连接管18与第五连接管19上分别设置有第三阀门。
如图3所示，试验箱1的正面设置有观察窗7，观察窗7用于观察水流流经试验箱内部基层粒料过程中试验现象，试验箱1的背面竖直设置有多个观察管5，多个观察管5沿着试验箱1的长度方向均匀设置，每一个观察管5的下端与试验箱1内部连通，观察管5用于观察试验箱1对应位置的水头高度。
沉砂池3的下部与蓄水箱2之间通过第六连接管20连通，第六连接管20的两端分别连接在沉砂池3的下部、蓄水箱2的侧面靠近下部的位置，通过第六连接管20便于使沉砂池3中的水回流到蓄水箱2内，实现整个装置水的循环使用，节约用水，沉砂池3的上部与第六连接管20之间通过第七连接管21连通，第七连接管21上设置有流量计4，通过流量计4检测水流的流率。
如图4所示，试验箱1内部靠近两侧的位置分别竖直设置有筛网6，第四连接管18位于对应的筛网6与试验箱1的一侧内壁之间，第五连接管19位于对应的筛网6与试验箱1的另一侧内壁之间，筛网6有三层，目数从试验箱1的内壁向着内部的方向依次减小，防止主要粒径颗粒材料流失，同时试验箱1内壁设置有阻隔条22，以防止水流发生壁效应。
本发明一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备，还包括套筒9，套筒9竖直设置在试验箱1的上部，试验箱1上部靠近套筒9下端的位置设置有安装孔，安装孔内设置有盖体，套筒9的下端与安装孔内壁可拆卸连接，套筒9内部用于安放渗流仪，渗流仪用于配合试验箱1进行竖向渗流试验。
一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备的使用方法，具体步骤为：
步骤S1、将基层粒料按目标含水率进行配料，然后将基层粒料压实，测量基层粒料的单位干重量并记录基层粒料的水分含量和总质量，然后将基层粒料填入试验箱1；
步骤S2、对蓄水箱2进行充水，充水完成之后，利用真空泵对蓄水箱2进行抽真空除去蓄水箱2内部的空气，使水处于基本饱和状态；
步骤S3、启动水泵10，使水流对试验箱1中的基层粒料进行渗透浸泡，待水流入沉砂池3后关闭水泵10；
步骤S4、进行横向渗流测试，打开第四连接管18与第五连接管19上的两个第三阀门，启动水泵10，然后从下倒上依次重复打开与关闭多个横管82上的调节阀83直至打开合适的调节阀83以控制水头高度达到目标值，通过观察试验箱1上分别靠近第四连接管18、第五连接管19的两个观察管5内的水位高度是否相等，若两个观察管5内的水头高度相等则对水流饱和度进行估算；待水头稳定后，通过连接于试验箱的多根观察管5记录水流通过基层材料过程中水头高度数据，利用流量计4测量水流流量，并测量水温，计算得到横向渗透系数；
步骤S5、进行竖向渗流测试，关闭第四连接管18与第五连接管19上的两个第三阀门，打开安装孔上的盖体，将套筒9的下端安装在安装孔内，然后将渗流仪安放在套筒9内，利用液压计设定液位，通过试验箱顶盖对基层粒料进行渗透性测试，对于渗透速率较慢的基层粒料，读取渗流仪顶部细管刻度，对于渗透速率较快的基层粒料，读取渗流仪底部粗管刻度，然后计算得到竖向渗透系数。
其中步骤4中的横向渗透系数计算过程如下：
其中，kT为T温度下材料的渗透系数，k20℃为20℃下材料的渗透系数，ηT为水在温度T下的粘度，η20℃为水在20℃下的粘度，γw(T)为水在T温度下的单位重量，T的单位为℃。
其中步骤5中的竖向渗透系数计算过程如下：
Rt＝2.2902(0.9842T)/T0.1702 (3)
其中，Rt为t1～t2时间内测试温度下渗透液运动黏度与20℃时水的运动黏度的比值，d为顶部细管直径，D1为底部粗管直径，a为系数，对于不透水基层a＝+1，被测材料无限深度，即20倍D1以上时a＝0，对于透水基层a＝-1，b1为基层粒料的厚度，H1为t1时的有效水头高度，即t1时顶部细管刻度或者底部粗管刻度，H2为t2时的有效水头高度，即t2时顶部细管刻度或者底部粗管刻度，K为竖向渗透系数，G1为渗流仪系数，其计算公式根据规范ASTMD6391-06所得。
如图5所示，进行横向渗流试验，利用砾石作为基层粒料，改变不同的水头高度(50mm—300mm)进行六组重复渗透试验，六组渗透试验中基层粒料的粒度分别为50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm，计算得到K(渗透系数)的试验材料样本标准差分别为2.96％、1.01％、1.30％、2.03％、1.00％、1.58％，具有较好的可重复性，进一步由图像观察可知，不同基层粒料在不同目标水头高度下的渗透系数K的变化区间基本一致，试验结果的可重复性较高。
工作原理：使用时，首先将基层粒料按目标含水率进行配料，然后将基层粒料压实，测量基层粒料的单位干重量并记录基层粒料的水分含量和总质量，然后将基层粒料填入试验箱1，然后对蓄水箱2进行充水，充水完成之后，利用真空泵对蓄水箱2进行抽真空除去蓄水箱2内部的空气，使水处于基本饱和状态，再然后关闭第一阀门，打开第一竖管81上的第二阀门，多个调节阀83都处于关闭的状态，启动水泵10，水泵10将蓄水箱2中的水通过第一连接管14输送到第二连接管16，然后通过第一竖管81进入第四连接管18，最后进入试验箱1内部，对试验箱1中的基层粒料进行渗透浸泡，待水流入沉砂池3后关闭水泵10，再然后进行横向渗流测试，打开第四连接管18与第五连接管19上的两个第三阀门，关闭第一阀门，关闭第一竖管81上的第二阀门，启动水泵10，然后从到上依次重复打开与关闭多个调节阀83直至打开合适的调节阀83以控制水头高度达到目标值，水泵10将蓄水箱2中的水通过第一连接管14输送到第二连接管16，然后通过第一竖管81进入第三连接管17，从第三连接管17进入第二竖管84，通过已经打开的调节阀83对应的横管82进入第一竖管81，然后从第四连接管18进入试验箱1内部，通过观察试验箱1上分别靠近第四连接管18、第五连接管19的两个观察管5内的水位高度是否相等，若两个观察管5内的水位高度相等则对水流饱和度进行估算；待水头稳定后，通过连接于试验箱的多根观察管5记录水流通过基层材料过程中水头高度数据，利用流量计4测量水流流量，并测量水温，计算得到横向渗透系数；最后进行竖向渗流测试，关闭第四连接管18与第五连接管19上的两个第三阀门，打开安装孔上的盖体，将套筒9的下端安装在安装孔内，然后将渗流仪安放在套筒9内，利用液压计设定液位，通过试验箱顶盖对基层粒料进行渗透性测试，对于渗透速率较慢的基层粒料，读取渗流仪顶部细管刻度，对于渗透速率较快的基层粒料，读取渗流仪底部粗管刻度，然后计算得到竖向渗透系数。
本发明的一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备及方法具有以下优点：
第一，通过水头高度控制件的设置，能够调整送入试验箱内部的水头高度，使试验箱能够进行横向渗流试验，从而能够评估横向和竖向渗透系数之间的差异，提高粒料渗透试验的精确度。
第二，通过输送组件与水头高度控制件、试验箱、蓄水箱的配合设置，不仅能够进行横向渗流试验，还能够将对试验箱与蓄水箱进行排水，适用范围广。
第三，通过第六连接管与沉砂池、蓄水箱的配合设置，能够使沉砂池中的水回流到蓄水箱内，实现整个装置水的循环使用，节约用水。
第四，通过渗流仪与验箱的配合设置，不仅能够进行横向渗流试验，还能够进行竖向渗流试验，便于快速对评估横向和竖向渗透系数之间的差异，同时，通过多次试验表明，通过本装置进行渗流试验可重复性较高。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (3)
1.一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备，其特征在于，包括：
试验箱(1)；
蓄水箱(2)，设置在试验箱(1)的下部；
水头高度控制件(8)，与试验箱(1)的一侧连通，由第一竖管(81)、第二竖管(84)、多个横管(82)及调节阀(83)组成，所述第一竖管(81)与第二竖管(84)相对竖直设置且上端都为封闭结构，多个横管(82)从上到下水平均匀设置在第一竖管(81)与第二竖管(84)之间，每一个所述横管(82)的两端分别与第一竖管(81)、第二竖管(84)连通，多个所述调节阀(83)与多个横管(82)一一对应，每一个所述调节阀(83)设置在对应的横管(82)上，所述水头高度控制件(8)用于调节送入试验箱(1)内部的水头高度；
沉砂池(3)，与试验箱(1)的另一侧连通；
输送组件，分别与蓄水箱(2)、水头高度控制件(8)连接，用于将蓄水箱(2)内部的水通过水头高度控制件(8)输送到试验箱(1)内；
所述输送组件包括水泵(10)，所述水泵(10)的输入端通过第一连接管(14)与蓄水箱(2)的侧面靠近下部的位置连通，所述水泵(10)的输出端通过第二连接管(16)与第一竖管(81)的下端连接，所述第二竖管(84)的下端设置有第三连接管(17)，所述第三连接管(17)的管身与第二竖管(84)的下端连通，所述第三连接管(17)的两端分别与蓄水箱(2)的侧面靠近上部的位置、第一竖管(81)靠近下端的位置连通，所述第三连接管(17)的上部设置有第四连接管(18)，所述第四连接管(18)的两端分别与第一竖管(81)位于第三连接管(17)上部的位置、试验箱(1)连接，所述第三连接管(17)上设置有第一阀门，所述第一竖管(81)上位于第三连接管(17)与第四连接管(18)之间的位置设置有第二阀门；
所述试验箱(1)的正面设置有观察窗(7)，所述试验箱(1)的背面竖直设置有多个观察管(5)，多个所述观察管(5)沿着试验箱(1)的长度方向均匀设置，每一个所述观察管(5)的下端与试验箱(1)内部连通；
所述沉砂池(3)与试验箱(1)之间通过第五连接管(19)连通，所述第五连接管(19)的一端连接在试验箱(1)的下部靠近另一侧的位置，所述第五连接管(19)的另一端与沉砂池(3)的上部连接，所述第四连接管(18)的端部连接在试验箱(1)的下部靠近一侧的位置，所述第四连接管(18)与第五连接管(19)上分别设置有第三阀门；
试验箱(1)内部靠近两侧的位置分别竖直设置有筛网(6)，所述第四连接管(18)的端部位于对应的筛网(6)与试验箱(1)的一侧内壁之间，所述第五连接管(19)的一端位于对应的筛网(6)与试验箱(1)的另一侧内壁之间；
所述筛网(6)有三层，三层筛网(6)的目数从试验箱(1)的内壁向着内部的方向依次减小，所述试验箱(1)内壁设置有阻隔条(22)；
还包括套筒(9)，所述套筒(9)竖直设置在试验箱(1)的上部，所述试验箱(1)上部靠近套筒(9)下端的位置设置有安装孔，所述安装孔内设置有盖体，所述套筒(9)的下端与安装孔内壁可拆卸连接，所述套筒(9)内部用于安放渗流仪，所述渗流仪用于配合试验箱(1)进行竖向渗流试验。
2.根据权利要求1所述的一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备，其特征在于，所述沉砂池(3)的下部与蓄水箱(2)之间通过第六连接管(20)连通，所述第六连接管(20)的两端分别连接在沉砂池(3)的下部、蓄水箱(2)的侧面靠近下部的位置，所述沉砂池(3)的上部与第六连接管(20)之间通过第七连接管(21)连通，所述第七连接管(21)上设置有流量计(4)。
3.根据权利要求2所述的一种用于道路基层粒料透水各向异性测试设备的使用方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤S1、将基层粒料按目标含水率进行配料，然后将基层粒料压实，测量基层粒料的单位干重量并记录基层粒料的水分含量和总质量，然后将基层粒料填入试验箱(1)；
步骤S2、对蓄水箱(2)进行充水，充水完成之后，利用真空泵对蓄水箱(2)进行抽真空除去蓄水箱(2)内部的空气，使水处于基本饱和状态；
步骤S3、启动水泵(10)，使水流对试验箱(1)中的基层粒料进行渗透浸泡，待水流入沉砂池(3)后关闭水泵(10)；
步骤S4、进行横向渗流测试，打开第四连接管(18)与第五连接管(19)上的两个第三阀门，启动水泵(10)，然后从下到上依次转动多个横管(82)上的调节阀(83)以控制水头高度达到目标值，通过观察试验箱(1)上分别靠近第四连接管(18)、第五连接管(19)的两个观察管(5)内的水位高度是否相等，若两个观察管(5)内的水头高度相等则对水流饱和度进行估算；待水头稳定后，通过连接于试验箱的多根观察管(5)记录水流通过基层材料过程中水头高度数据，利用流量计(4)测量水流流量，并测量水温，计算得到横向渗透系数；
步骤S5、进行竖向渗流测试，关闭第四连接管(18)与第五连接管(19)上的两个第三阀门，打开安装孔上的盖体，将套筒(9)的下端安装在安装孔内，然后将渗流仪安放在套筒(9)内，利用液压计设定液位，通过试验箱顶盖对基层粒料进行渗透性测试，对于渗透速率较慢的基层粒料，读取渗流仪顶部细管刻度，对于渗透速率较快的基层粒料，读取渗流仪底部粗管刻度，然后计算得到竖向渗透系数；
所述步骤S4中的横向渗透系数计算过程如下：
其中，kT为T温度下材料的渗透系数，k20℃为20℃下材料的渗透系数，ηT为水在温度T下的粘度，η20℃为水在20℃下的粘度，γw(T)为水在T温度下的单位重量，T的单位为℃；
所述步骤S5中的竖向渗透系数计算过程如下：
Rt＝2.2902(0.9842T)/T0.1702 (3)
其中，Rt为t1～t2时间内测试温度下渗透液运动黏度与20℃时水的运动黏度的比值，d为顶部细管直径，D1为底部粗管直径，a为系数，对于不透水基层a＝+1，被测材料无限深度，即20倍D1以上时a＝0，对于透水基层a＝-1，b1为基层粒料的厚度，H1为t1时的有效水头高度，即t1时顶部细管刻度或者底部粗管刻度，H2为t2时的有效水头高度，即t2时顶部细管刻度或者底部粗管刻度，G1为渗流仪系数，K为竖向渗透系数。
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