CN218584594U

CN218584594U - 一种土样渗透试验装置

Info

Publication number: CN218584594U
Application number: CN202222188642.1U
Authority: CN
Inventors: 王靖天; 张友铭; 魏婷婷
Original assignee: Qinghai Geotechnical Engineering Investigation And Consultation Co ltd
Current assignee: Qinghai Geotechnical Engineering Investigation And Consultation Co ltd
Priority date: 2022-08-19
Filing date: 2022-08-19
Publication date: 2023-03-07
Anticipated expiration: 2032-08-19

Abstract

本实用新型公开了一种土样渗透试验装置，包括储水箱、变水头管、土样容器、控制装置、试验台；试验台上部为门架结构，储水箱设置在门架顶部；门架结构上安装有多个力矩传感器，每个力矩传感器底部悬挂有一个变水头管；储水箱连接有多个出水软管，每个出水软管一侧通过电磁阀一与一个变水头管上部侧面连接；每个出水软管下端通过电磁阀三与一个注水软管的上端一侧连接；每个变水头管底部通过电磁阀三与一个注水软管的上端连接；每个注水软管下端与一个土样容器底部一侧连接，土样容器均通过固定架固定在试验台上；该装置避免了读数过程中存在人为误差，减轻了试验负担，提高了变水头试验的效率。

Description

一种土样渗透试验装置

技术领域

本实用新型涉及土样渗透试验技术领域，具体涉及一种用于土样渗透试验装置。

背景技术

土体的渗透系数是综合反映其渗透能力的一个重要指标，影响渗透系数的因素很多，主要取决于土体颗粒的形状、粒径大小、不均匀系数、密实度和水的黏滞性等；在实验室中测定渗透系试验方法从试验原理上大体可分为常水头法和变水头法两种，对于黏性土来说，由于其渗透系数较小，故渗水量较小，用常水头渗透试验不易准确测定；一般采用变水头法，采用变水头法的试验装置一般为一根直立的带有刻度的玻璃管和U形管自下而上流经土样。试验时，将玻璃管充水至需要高度后，开动秒表，测记起始水头差，经一端时间后，再测记终了水头差，通过建立瞬时达西定律，即可推出渗透系数的表达式；这种方式采用人工读数，读数过程中存在人为误差，导致渗透系数的计算存在误差，严重时影响试验结果，此外，人工读数记录的过程较为费事，增加了试验人员的负担。

实用新型内容

针对现有技术中的问题，本实用新型提供了一种土样渗透试验装置，包括：储水箱、变水头管、土样容器、控制装置、试验台；所述试验台上部为门架结构，储水箱设置在门架顶部；所述门架结构上安装有多个力矩传感器，每个力矩传感器底部悬挂有一个变水头管，通过力矩传感器监测变水头管内部水量；储水箱连接有多个出水软管，每个出水软管一侧通过电磁阀一与一个变水头管上部侧面连接；每个出水软管下端通过电磁阀三与一个注水软管的上端一侧连接；每个变水头管底部通过电磁阀三与一个注水软管的上端连接；每个注水软管下端与一个土样容器底部一侧连接，土样容器均通过固定架固定在试验台上；土样容器的上沿处设置有溢水管，溢水管上安装流量开关；每个变水头管上均安装有温度传感器；所述变水头管下端的出水口通过电磁阀二与注水软管上端连接；所述温度传感器、力矩传感器、流量开关、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀一均与控制装置电连接。

优选的，还包括安装在试验台下部的污水箱，污水箱上带有放水阀。

优选的，还包括气源装置、电磁换向阀、气管、气缸；一个固定架上安装有一个气缸，气缸上的活塞杆下端与土样容器顶部的上盖连接；所述气缸通过气管与气源装置连接，气管上设置有电磁换向阀；所述电磁换向阀与控制装置电连接。

优选的，所述土样容器包括外壳，外壳内部依次设置有第一透水石、土样、第二透水石、空腔；外壳顶部设置上盖，空腔一侧设置注水口，注水口与注水软管下端连接；外壳上沿与上盖侧壁重叠的位置上开设通孔，用于连接溢水管。

优选的，还包括补水装置，包括补水箱、水泵、液位开关、上水管；所述补水箱通过上水管与储水箱连接，上水管上安装有水泵，储水箱内设置有液位开关，液位开关串接在水泵的电源端。

优选的，所述控制装置包括控制器、触控屏。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

该装置通过变水头管内水重量的变化，计算出终止水头高度，并根据试验步骤控制装置自动记录时间，最后自动计算得到结果，温度值、水头高度不用通过人工进行多次读数，避免了读数过程中存在人为误差，减轻了试验负担，提高了变水头试验的效率。

附图说明

图1是本实用新型一种土样渗透试验装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种土样渗透试验装置中土样容器的内部剖视图；

图3是本实用新型一种土样渗透试验装置的电路连接示意图；

图中：储水箱1、温度传感器2、上水管3、电磁换向阀4、气源装置5、补水箱6、水泵7、出水软管8、电磁阀一9、力矩传感器10、变水头管11、电磁阀二12、固定架13、气管14、流量开关15、污水箱16、放水阀17、溢水管18、土样容器19、注水软管20、电磁阀三21、控制装置22、气缸23、液位开关24、试验台25、上盖191、第一透水石192、土样193、第二透水石194、空腔195、注水口196、外壳192、控制器221、触控屏222。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图；对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：

如图1-3所示，在本实用新型的一个实施例中，一种土样渗透试验装置，包括：储水箱1、变水头管11、土样容器19、控制装置22、试验台25；所述试验台25上部为门架结构，储水箱1设置在门架顶部，为试验装置供水；所述门架结构上安装有多个力矩传感器10，每个力矩传感器10底部悬挂有一个变水头管11，通过力矩传感器10监测变水头管内部水量；储水箱1连接有多个出水软管8，每个出水软管8一侧通过电磁阀一9与一个变水头管11上部侧面连接；每个出水软管8下端通过电磁阀三21与一个注水软管20的上端一侧连接；每个变水头管底部通过电磁阀三21与一个注水软管20的上端连接；每个注水软管20下端与一个土样容器19底部一侧连接，土样容器19均通过固定架13固定在试验台25上；土样容器19的上沿处设置有溢水管18，溢水管18上安装流量开关15，用于测试溢水管18中水是否溢出；每个变水头管11上均安装有温度传感器2，用于监测内部水温；所述变水头管11下端的出水口通过电磁阀二12与注水软管20上端连接；所述温度传感器2、力矩传感器10、流量开关15、电磁阀二12、电磁阀三21、电磁阀一9均与控制装置22电连接。

具体的，还包括安装在试验台25下部的污水箱16，污水箱16上带有放水阀17，用于定期放处试验用水并转运。

具体的，还包括气源装置5、电磁换向阀4、气管14、气缸23；一个固定架13上安装有一个气缸23，气缸23上的活塞杆下端与土样容器19顶部的上盖191连接；所述气缸23通过气管14与气源装置5连接，气管14上设置有电磁换向阀4；所述电磁换向阀4与控制装置22电连接；通过控制装置22控制土样容器19顶部的上盖191盖合或打开。

具体的，所述土样容器19包括外壳192，外壳192内部依次设置有第一透水石192、土样193、第二透水石194、空腔195；外壳192顶部设置上盖191，空腔195一侧设置注水口196，注水口196与注水软管20下端连接；外壳192上沿与上盖191侧壁重叠的位置上开设通孔，用于连接溢水管18。

具体的，还包括补水装置，包括补水箱6、水泵7、液位开关24、上水管3；所述补水箱6通过上水管3与储水箱1连接，上水管3上安装有水泵7，储水箱1内设置有液位开关24，液位开关24串接在水泵7的电源端；当储水箱1缺水时，液位开关24闭合水泵7工作，将补水箱6加入到储水箱1中，完成自动补水。

具体的，所述控制装置22包括控制器221(单片机控制模块)、触控屏222；触控屏222完成试验过程的操控及试验数据的显示。

该装置的试验方法及原理，包括如下步骤：

S1装土，将装在土样环刀内的土样193放入土样容器19中，土样193上方及下方分别设置第一透水石192、第二透水石194，土样环刀顶部和底部端面上均设置止水垫圈；控制电磁换向阀4通过气缸23将上盖191压在土样容器19上；

S2灌水，通过控制装置22控制电磁阀一9开启，电磁阀二12关闭，电磁阀三21关闭，为变水头管11内部灌水，灌水完成后控制电磁阀一9关闭；

S3排气，通过控制装置22控制电磁阀一9关闭，电磁阀二12关闭，电磁阀三21打开，向土样容器19中注水，当流量开关15监测到有水溢出时，认为试样已达饱，土样容器19内部空气已排出。

S4测记，通过控制装置22开启电磁阀二12并计时，同时记录此时对应力矩传感器10的拉力(即变水头管11的重量)，温度传感器2的采集的温度；经过时间t后，再记录终了力矩传感器10的拉力及温度传感器2的采集的温度，如此连续测记2-3次后，再次向变水头管11灌水，继续按上述步骤测量，前后连续测记6次以上后按下式计算渗透系数(与现有的计算公式相同)：

式中，

a—变水头管的断面积(cm²)；

L—渗径，即试样高度(cm)；

H1，H2—起始和终止水头；

上述数据记录及计算均通过控制装置22完成。

H1，H2在计算原理：

测量变水头管11罐满水的高度为H，将该高度录入控制装置22内，变水头管11罐满水的高度H对应一个力矩传感器10测量的重量值G1，假设将此时的高度H记作初始水头H1，经过t时间后，测量得到变水头管11的重量值G2；

水的重量的变化量为G1-G2＝m(质量)g＝V(体积)ρ(密度)g，求得水的变化量的体积V；

体积V＝(H1-H2)a，可求得H2＝H1-V/a；

a-变水头管的断面积(cm²)；

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种土样渗透试验装置，包括：储水箱、变水头管、土样容器、控制装置、试验台；其特征在于：所述试验台上部为门架结构，储水箱设置在门架顶部；所述门架结构上安装有多个力矩传感器，每个力矩传感器底部悬挂有一个变水头管；储水箱连接有多个出水软管，每个出水软管一侧通过电磁阀一与一个变水头管上部侧面连接；每个出水软管下端通过电磁阀三与一个注水软管的上端一侧连接；每个变水头管底部通过电磁阀三与一个注水软管的上端连接；每个注水软管下端与一个土样容器底部一侧连接，土样容器均通过固定架固定在试验台上；土样容器的上沿处设置有溢水管，溢水管上安装流量开关；每个变水头管上均安装有温度传感器；所述变水头管下端的出水口通过电磁阀二与注水软管上端连接；所述温度传感器、力矩传感器、流量开关、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀一均与控制装置电连接。

2.根据权利要求1所述的一种土样渗透试验装置，其特征在于：还包括安装在试验台下部的污水箱，污水箱上带有放水阀。

3.根据权利要求1所述的一种土样渗透试验装置，其特征在于：还包括气源装置、电磁换向阀、气管、气缸；一个固定架上安装有一个气缸，气缸上的活塞杆下端与土样容器顶部的上盖连接；所述气缸通过气管与气源装置连接，气管上设置有电磁换向阀；所述电磁换向阀与控制装置电连接。

4.根据权利要求3所述的一种土样渗透试验装置，其特征在于：所述土样容器包括外壳，外壳内部依次设置有第一透水石、土样、第二透水石、空腔；外壳顶部设置上盖，空腔一侧设置注水口，注水口与注水软管下端连接；外壳上沿与上盖侧壁重叠的位置上开设通孔，用于连接溢水管。

5.根据权利要求4所述的一种土样渗透试验装置，其特征在于：还包括补水装置，包括补水箱、水泵、液位开关、上水管；所述补水箱通过上水管与储水箱连接，上水管上安装有水泵，储水箱内设置有液位开关，液位开关串接在水泵的电源端。

6.根据权利要求1所述的一种土样渗透试验装置，其特征在于：所述控制装置包括控制器、触控屏。