CN201876408U - 多功能渗透仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种多功能渗透仪，包括供水水箱、盛放试样介质的试样渗透室和测压板，供水水箱底部设有出水口，供水水箱侧壁上由下而上设有三个溢水口，每个溢水口与一个可控开关阀相连；试样渗透室的顶部套设一个带有漏水口的集水槽，试样渗透室的底部设有进水口，该进水口与供水水箱的出水口通过水管相连，试样渗透室的侧臂上设有由下而上等距离分布的四个测压孔，每个测压孔与一根测压管相连，所有测压管固定在测压板上。本实用新型的多功能渗透仪能测试两种不同试样介质的渗透系数。

Description

多功能渗透仪

技术领域

本实用新型涉及一种用于测定岩土渗透性的装置，特别涉及一种可以用于测定双层介质、不同渗流方式渗透系数的多功能渗透仪。

背景技术

岩土工程测试及应用中，测定岩土介质的渗透系数是重要的一项工作。根据达西定律，渗透系数k为：在单位水压梯度I下，单位时间内通过单位截面积的流量。即：

$k=\frac{Q}{\mathrm{AtI}}---\left(1\right)$

式中：Q为渗透水量；A为所测试样的横截面积；t得到渗透水量Q所需时间；I水压梯度即单位距离的水压降，即：

h为水头高度，L为土层试样厚度。

显然，根据公式(1)并通过相关实验可以得到渗透系数k。

目前，根据测试介质渗透性差异，所常用的渗透性试验装置可分为常水头渗透装置和变水头渗透试验装置。但这类装置功能上都只能用于测定单层介质、常水头(或变水头)、水流自上而下(或自下而上)等单一条件下的岩土介质的渗透性能。无法用于测定双层介质渗透性能，以及单套试验装置实现多种条件组合情况下的岩土介质渗透特性。因此，现有渗透试验装置是无法实现对自然界中多层含水层的渗透特性的试验模拟，且试验所得的渗透系数与真实值之间往往存在一定偏差。与此同时，由于既有渗透试验装置大多采用金属类样室等，试验过程中，容易遭受腐蚀，且阻塞过水滤孔，影响试验精度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种能测定双层介质的多功能渗透仪，克服现有技术存在的上述技术问题。

本实用新型采用以下技术方案予以解决：

本实用新型的多功能渗透仪，包括供水水箱、盛放试样介质的试样渗透室和测压板，所述供水水箱底部设有出水口，供水水箱侧壁上由下而上设有三个溢水口，每个溢水口与一个可控开关阀相连；所述试样渗透室的顶部套设一个带有漏水口的集水槽，试样渗透室的底部设有进水口，该进水口与所述供水水箱的出水口通过水管相连，试样渗透室的侧臂上设有由下而上等距离分布的四个测压孔，每个测压孔与一根测压管相连，所有测压管固定在所述测压板上。

本实用新型所述供水水箱由有机玻璃制成，具有可透视性和耐腐蚀性能。

本实用新型所述试样渗透室为有机玻璃制成的圆筒，具有可透视性和耐腐蚀性能。

本实用新型所述试样渗透室的底部内壁上设有三个立方体，该立方体上放置一个滤网，实现试验介质的装填与试验过程中水流状态的稳定。

本实用新型还包括一底座，所述试样渗透室置放在该底座上。

本实用新型所述测压板由不透明的有机玻璃制成，并上面设有刻度，以便读取测压管中的水头高度。

本实用新型还包括一个水箱支架，所述供水水箱放在该水箱支架上，以提供试验过程中的渗透水头差。

通过以上技术方案，本实用新型的多功能渗透仪结合了达西定律渗流理论和水流连续性原理，可以进行多种方式、不同组合的渗流试验。即可开展单一介质或双介质的、常水头或变水头的、水流自上而上或自下而上的多种组合渗透试验，且具有试验误差小，结果精确高等特性。显然，该套多功能渗透仪为学生的设计性实验(可自由进行试验方案的设计)开展，提供了必要的设备保障。

附图说明

图1为本实用新型多功能渗透仪的结构图。

图2为本实用新型所述试样渗透室具体结构图。

图3为用本实用新型多功能渗透仪和现有技术装置试验所得从上到下渗透系数比较图。

图4为用本实用新型多功能渗透仪改变渗透方式所得渗透系数比较图。

图5为用本实用新型多功能渗透仪所得双层介质和单层介质的渗透系数比较图。

具体实施方式

如图1及图2所示，本实用新型的多功能渗透仪，包括供水水箱1、盛放试样介质的试样渗透室2和测压板3，供水水箱底部设有出水口11，供水水箱侧壁由下而上设有三个溢水口12，每个溢水口与一个可控开关阀相连，试样渗透室的顶部套设一个带有漏水口51的集水槽5，试样渗透室的底部设有进水口21，该进水口21与供水水箱的出水口11通过水管相连，试样渗透室的另一侧设有由下而上等距离分布的四个测压孔22，每个测压孔22与一根测压管4相连，所有测压管4固定在测压板3上，且每两根测压管4之间的水平间距相等，并每两根测压管之间的垂直间距也相等；供水水箱1置于水箱支架7上，水箱支架由金属漆防水漆制成，使供水水箱的放置水平面高于试样渗透室顶部水平面，这样可以增加供水水流速度。

供水水箱为透明有机玻璃制成。供水水箱侧壁从底部到顶部分别等距离设有三个溢水口12，每个溢水口与可控开关阀衔接，可将供水水位控制在三个不同高度。供水水箱底部中心为上述出水口11，用供水管将其与试样渗透室相连接。

如图2所示，试样渗透室为透明有机玻璃圆筒，筒壁底部四周放置三个有机玻璃小立方体，以支撑过滤网托以及金属滤网8。过滤网托为直径120mm，厚5mm的透明硬塑料，均布20个直径6mm的滤水圆孔。试样渗透室侧壁左侧底部设有一个进水口21，与供水水箱出水口11相连；右侧的四个测压孔22分别与四个测压管4相连，且在测压孔22处放置滤网，以防止试验试样从测压孔流出，并套设橡胶套防止漏水。四个测压管一端套在橡胶套内并可拆卸，另一端固定在侧压板3上，四跟测压管的水平间距和纵向间距相等。测压板为白色不透明有机塑料板，防水，不易腐蚀。试样渗透室顶部套设一圆柱形集水槽5，集水槽左侧一漏水口51可回收渗溢水量Q。

还包括由透明有机玻璃制成的底座6，底座上设有一中空槽，试样渗透室2可直接***底座的中空槽内，以增加装置整体配重，起到固定试样渗透室的作用。

依据渗透介质(单一介质、双层介质的上下位置互换)、渗流方式(渗透水流可以从下至上或从上向下)、实验方法(常水头法或变水头法)等的不同组合，本实用新型可开展十二种不同类型的渗透实验，测定双层介质、不同渗流方式组合条件下的岩土介质的渗透系数，见表1。

表1

为了检验本多功能渗透仪的精确度与适用性，本申请人完成了表1中两类试样、两种试验方式的十二种不同工况的试验研究，并获取了相应工况下被测介质的渗透参数。限于篇幅，这里给出部分工况的试验结果(见图1-3)。

将试样渗透室2安放入底座6内，按图1连接好仪器，注意接口处不允许漏水。先放置底层滤托和滤网，再放入第一层试样。注意：用击棒轻轻捣实试样。然后在第一层介质上放入滤网，之后放入第二层试样，同上捣实。放置试样时注意测压口位置，每层试样中需包含两个测压口。关闭供水水箱的止水夹，向供水水箱注水。常水头试验需选择合适的水位(控制供水水箱右侧的可控开关阀)，打开可控开关阀，使多余水溢出保持固定水头。打开止水夹，使水流沿供水管进入试样渗透室左侧的进水口，水流从下向上缓缓渗入。待两层试样均饱和后，水可从上面的集水槽漏水口溢出。校正检查试样和测压管接头处是否有漏水或集气现象。校正完毕后，分别按常水头和变水头进行试验。

按上述方法放好试样并校正无误后，进行双介质试样的如下实验：

(1)常水头试验：

①打开供水水箱的一个可控开关阀，确定供水水箱水头高度不变，持续供水，当测压管水头稳定后，测定每个试样所含两个测压管的水头差Δh；

②量取集水槽漏水口经过t时间的渗透水量Q并重复一次；

③记录此时进水口与出水口处的水温，取其平均值；

④关闭上述可控开关阀，打开另一个供水水箱可控开关阀，调节供水水箱水头高度，改变水力梯度，重复上述步骤①-③。

(2)变水头试验步骤：

①确定供水水箱中水头初始高度，确定好后不再持续供水，开动秒表，记录测压管此时的水头h1和时间t1，经过一段时间t后，再测记测压管的水头h2及时间t2，并测记进水口与出水口的水温，如此再经过一段时间再测记一次；

⑦变换供水水箱中初始水位的高度，重复上述步骤①五次。

上述常水头和变水头试验为从下往上渗流试验。通过使供水水箱的供水口与集水槽的漏水口相连，而把试样渗透室底部的进水口用作收集渗透水量的漏水口，重复上述两种试验，则为常水头和变水头的从上往下渗流试验。

当试验试样为单一均匀介质时，中间可不放置滤网，直接进行试验。当试样为单一均匀介质时，基本同达西渗透试验。不同之处是四根测压管可测定多个水头差取平均值；测压板上可直接读数。

通过以上试验所得数据以及用现有技术中的装置进行试验所得数据分析计算后得到如下视图：图3、图4和图5。

Claims (7)

1.一种多功能渗透仪，包括供水水箱(1)、盛放试样介质的试样渗透室(2)和测压板(3)，其特征在于，所述供水水箱底部设有出水口(11)，供水水箱侧壁上由下而上设有三个溢水口(12)，每个溢水口与一个可控开关阀相连；所述试样渗透室的顶部套设一个带有漏水口(51)的集水槽(5)，试样渗透室的底部设有进水口(21)，该进水口(21)与所述供水水箱的出水口(11)通过水管相连，试样渗透室的侧臂上设有由下而上等距离分布的四个测压孔(22)，每个测压孔(22)与一根测压管(4)相连，所有测压管固定在所述测压板(3)上。

2.根据权利要求1所述的多功能渗透仪，其特征在于：所述供水水箱由有机玻璃制成。

3.根据权利要求1所述的多功能渗透仪，其特征在于：所述试样渗透室为有机玻璃制成的圆筒。

4.根据权利要求3所述的多功能渗透仪，其特征在于：所述试样渗透室的底部内壁上设有三个立方体，该立方体上放置一个滤网(8)。

5.根据上述权利要求1-4任一项所述的多功能渗透仪，其特征在于，所述测压板(3)由不透明的有机玻璃制成，并上面设有刻度。

6.根据权利要求5所述的多功能渗透仪，其特征在于：还包括一个底座(6)，所述试样渗透室(2)置放在该底座上。

7.根据权利要求6所述的多功能渗透仪，其特征在于：还包括一个水箱支架(7)，所述供水水箱(1)放在该水箱支架上。

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