CN2901309Y - 一种柱状土层给水度测定仪 - Google Patents

一种柱状土层给水度测定仪 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种室内土层给水度测定装置。一种柱状土层给水度测定仪，它包括测压板(2)，其特征在于：试样有机玻璃柱(4)上至少设有2个或2个以上的陶土头负压测压接头(6)、正压测压接头(8)，试样有机玻璃柱(4)的底端设有有机玻璃柱底接头(12)；供水/排水装置(22)位于升降装置上，供水/排水装置(22)的底部设有供水/排水接头(16)，供水/排水装置(22)的上设有溢水出口(23)，量杯(24)位于溢水出口(23)的下方，第三软管(18)的一端与供水/排水接头(16)相连通，第三软管(18)的另一端与有机玻璃柱底接头(12)相连通。本实用新型具有测定方便、误差小的特点。

Description

一种柱状土层给水度测定仪
技术领域
本实用新型涉及一种室内土层给水度测定装置。
背景技术
土体给水度是土层物理特性的重要指标，在土壤水研究、水土污染物迁移及地下水资源评价中是非常重要的参数。目前传统的室内测定方法是用小型的给水度仪来测量，把待测试样装入小的试样筒中，利用试样筒下部透水石的负压将饱水试样中的水退出，再用滴定管(或量筒)测出退水量，退水量除以试样筒体积即为待测试样的给水度。这种方法的缺点是只能测体积很小的试样，另外测试结果受透水石负压影响。将室内小试样的结果代替现场土层条件显然是不合理的。因为实际的土层体积一般很大，且土层给水特征受到地下水位埋深、土层状结构及实验时水位下降速度等因素的影响，传统的测试方法得出的给水度与土层真实给水度之间存在一定的误差。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种测定方便、误差小的柱状土层给水度测定仪。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种柱状土层给水度测定仪，它包括测压板2，测压板2包括固定板和玻璃管，固定板上至少固定有2个或2个以上的玻璃管1，固定板上设有高度标志；其特征在于：试样有机玻璃柱4上至少设有2个或2个以上的陶土头负压测压接头6，试样有机玻璃柱4上至少设有2个或2个以上的正压测压接头8，第一软管7的一端与试样有机玻璃柱4上的一陶土头负压测压接头6相连通，第一软管7的另一端与测压板2的一玻璃管的下端相连通，第二软管9的一端与试样有机玻璃柱4上的一正压测压接头8相连通，第二软管9的另一端与测压板2的另一玻璃管的下端相连通，试样有机玻璃柱4的底端设有有机玻璃柱底接头12；供水/排水装置22位于升降装置上，供水/排水装置22的底部设有供水/排水接头16，供水/排水装置22的上设有溢水出口23，量杯24位于溢水出口23的下方，第三软管18的一端与供水/排水接头16相连通，第三软管18的另一端与有机玻璃柱底接头12相连通。
所述的试样有机玻璃柱4上分别设有4个陶土头负压测压接头6、正压测压接头8，4个陶土头负压测压接头6分别间隔位于试样有机玻璃柱4的中上部，4个正压测压接头8分别间隔位于试样有机玻璃柱4的中下部。
正压测压接头8内设一通孔并与试样有机玻璃柱4的空腔相通；陶土头负压测压接头6内设一通孔并与试样有机玻璃柱4的空腔相通，陶土头负压测压接头6的通孔内设有多孔陶土柱。
所述的供水/排水装置22为溢水箱。
所述的升降装置包括绳13、导向滑套14、升降架15、支撑架17、转辊19、杆20、滑轮21，支撑架17的底部设有转辊19，支撑架17的上端固定一杆20，杆20上设有滑轮21，绳13的一端绕系在转辊19上，绳13的另一端穿过滑轮21与升降架15固定连接，升降架15上设有供水/排水装置搁板、量杯板，导向滑套14与升降架15固定连接并套在支撑架17上，支撑架17上设有高度标志。
试样有机玻璃柱4固定在支架11上。
本实用新型采用试样有机玻璃柱4上至少设有2个或2个以上的陶土头负压测压接头6，即设置多个多孔陶土头测压点，可以测定土层从饱水的正压到非饱和负压水头，达到连续观测，从而方便的了解土层负压变化及其对给水度的影响。通过升降装置调节供水/排水装置(溢水箱)水位从而控制试样有机玻璃柱4水位埋深，实验过程中通过溢水箱水位变化快慢控制试样有机玻璃柱4水位下降速度；从而达到测量不同埋深和不同水位下降速度下的土层给水度。采用多个陶土头负压测压接头6和正压测压接头8，具有测定方便、误差小的特点，采用升降装置具有测定方便的特点。
本实用新型作为教学仪器有助于学生更好地理解给水度的概念及影响因素，在实验过程中通过设置不同的条件提高学生的动手能力；在科研中可深入研究多层状土给水机理等；可测定不同土层结构、不同初始水位埋深、不同水位下降速度下的符合现场条件的土层实际给水度。可适用于与土壤有关领域(如农业、土壤环境、水资源)的土层给水特征测试工作中。总之仪器具有较广泛的应用前景以及继续开发的功能。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
图中：1-玻璃管，2-测压板，3-防蒸发盖，4-试样有机玻璃柱，5-被测土体，6-陶土头负压测压接头，7-第一软管，8-正压测压接头，9-第二软管，10-排水管，11-支架，12-有机玻璃柱底接头，13-绳，14-导向滑套，15-升降架，16-供水/排水接头，17-支撑架，18-第三软管，19-转辊，20-杆，21-滑轮，22-供水/排水装置，23-溢水出口，24-量杯。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，一种柱状土层给水度测定仪，它包括测压板2、试样有机玻璃柱4、供水/排水装置22、量杯24、软管、升降装置，测压板2包括固定板和玻璃管，固定板上至少固定有2个或2个以上的玻璃管1，固定板上设有高度标志。试样有机玻璃柱4上分别设有4个陶土头负压测压接头6、正压测压接头8，4个陶土头负压测压接头6分别间隔位于试样有机玻璃柱4的中上部，4个正压测压接头8分别间隔位于试样有机玻璃柱4的中下部；正压测压接头8内设一通孔并与试样有机玻璃柱4的空腔相通；陶土头负压测压接头6内设一通孔并与试样有机玻璃柱4的空腔相通，陶土头负压测压接头6的通孔内设有多孔陶土柱；第一软管7的一端与试样有机玻璃柱4上的一陶土头负压测压接头6相连通，第一软管7的另一端与测压板2的一玻璃管的下端相连通，第二软管9的一端与试样有机玻璃柱4上的一正压测压接头8相连通，第二软管9的另一端与测压板2的另一玻璃管的下端相连通，试样有机玻璃柱4的底端设有有机玻璃柱底接头12。试样有机玻璃柱4固定在支架11上，试样有机玻璃柱4的下端部设有排水管10，排水管10上设有阀，试样有机玻璃柱4的上端设有防蒸发盖3。供水/排水装置22为溢水箱，供水/排水装置22位于升降装置上，供水/排水装置22的底部设有供水/排水接头16，供水/排水装置22的上设有溢水出口23，量杯24位于溢水出口23的下方，第三软管18的一端与供水/排水接头16相连通，第三软管18的另一端与有机玻璃柱底接头12相连通。使用时，被测土体5位于试样有机玻璃柱4内。
所述的升降装置包括绳13、导向滑套14、升降架15、支撑架17、转辊19、杆20、滑轮21，支撑架17的底部设有转辊19，支撑架17的上端固定一杆20，杆20上设有滑轮21，绳13的一端绕系在转辊19上，绳13的另一端穿过滑轮21与升降架15固定连接，升降架15上设有供水/排水装置搁板、量杯板，导向滑套14与升降架15固定连接并套在支撑架17上，支撑架17上设有高度标志；供水/排水装置22搁置在供水/排水装置搁板上，量杯24搁置在量杯板上。试样有机玻璃柱4排出的水量与试样有机玻璃柱4体积之比即为给水度。
测均质土层的给水度：
(1)装样：将均质细砂(被测土体5，粒径0.25～0.45mm)分层均匀装入试样有机玻璃柱4中，使之密实均匀。
(2)饱水：通过升降装置调节溢水箱水位使之略高于试样有机玻璃柱4中土层底部，揭开防蒸发盖3，打开进水阀向试样有机玻璃柱4中注水，让试样有机玻璃柱4缓慢进水；依次缓慢调高溢水箱水位使之一直略高于试样有机玻璃柱4中土层水位(通过测压板读出)，直至试样有机玻璃柱4中土层完全饱水，关闭进水阀。
(3)测给水度：测试前保持溢水箱水位、测压管(与软管9相连的玻璃管)高度和负压管(与软管7相连的玻璃管)高度在同一高度，通过升降装置将溢水箱再调至略低于试样有机玻璃柱4水位，打开溢水箱上的溢水出口23处的排水阀，让试样有机玻璃柱4自由排水，让溢水箱固定在此高度上排水一定时间后直至排水量很小，用量杯测量排水量。依次将溢水箱下降5cm，稳定在此高度上让试样有机玻璃柱4排水一段时间后记录排水量，直至水箱调至最低点。此过程中同时观测测压板读数，可计算不同埋深下的给水度。测试结果如下表：
                               表1  均质土层给水度测试实验报告表
观测时间 间隔时间(min) 溢水箱水位(m) 测压管水位(m) 负压测压管水位   退水量(ml) 计算给水度
    16:25     122.4     123     123
    16:45     20     117.2     117.9     122.5     20.37     0.041
    17:05     20     111.2     112     121.5     20.76     0.036
    19:05     120     106     106.5     110.75     21.36     0.043
    20:30     85     101     101.8     109     31.97     0.067
    21:15     45     96     97     107.1     96.85     0.204
    21:50     35     91     92     106.5     111.37     0.234
    8:30     640     86     86.5     90.8     125.04     0.263
    10:00     90     81     82     90.4     127.70     0.269
    11:00     60     76     77.1     90     132.51     0.279
    18:00     420     71     71.5     86.8     133.86     0.282
    18:40     40     66     67.5     86.6     119.03     0.251
    19:20     40     61     62     86.5     107.37     0.226
    20:00     40     56     56.8     86.4     122.51     0.258
    20:40     40     51     52     86.3     121.70     0.256
从表中可看出，当溢水箱水位较高(101m以上)时(相当于初始水位埋深小)，测量的给水度值偏小(0.041-0.067)。当水位埋深一定后(此时负压测压管水位基本稳定)，在实验误差范围内给水度较稳定，测试结果该均质土层的理论给水度为0.261；另外当退水时间较长时(相当于水位降速慢)，给水度偏大。这些结论与实际情况吻合，说明该仪器可以测出柱状土层的真实给水度，而且可研究水位埋深、水位下降速度对给水度的影响。
实施例2：
一种柱状土层给水度测定仪的结构与实施例1相同。
测层状非均质土层的给水度：
将试样有机玻璃柱4中分层装入不同粒径的土样，下面先装47.7cm的细砂(0.25～0.45mm)，再装入24cm的粗砂(0.60～0.90mm)，最后装入50cm的细砂(0.25～0.45mm)形成层状非均质土层。再按照实施例1步骤进行操作，可计算层状不均匀土的给水度.测试结果如表2。
表2  层状非均质土层给水度测试实验报告表
观测时间 间隔时间(min) 溢水箱水位(m) 测压管水位(m) 负压测压管水位   退水量(ml) 计算给水度
  11:45     125.3     126.6     126.6
  12:45     60     120.3     121.5     124.6     16.66     0.035
  15:10     145     115.3     116.6     120     15.54     0.033
  16:25     75     110.3     111.5     117.5     21.43     0.045
  17:05     40     105.3     106.5     115.8     32.85     0.069
  17:45     40     100.3     101.6     114.1     113.90     0.240
  20:10     145     95.3     96.5     109.5     115.44     0.243
  20:50     40     90.3     91.5     108.4     132.13     0.278
  21:50     60     85.3     86.5     106.9     147.95     0.311
  22:30     40     80.3     81.5     106     128.23     0.270
  9:00     630     76.3     77.5     97.2     143.98     0.379
  10:30     90     71.3     72.4     96.7     132.37     0.279
  11:15     45     66.3     67.5     96.4     133.56     0.281
  14:00     165     61.3     62.4     95.2     116.04     0.244
  15:00     60     56.3     57.4     95     205.06     0.432
  16:05     65     51.1     52.2     94.6     160.37     0.325
  17:00     55     46.1     47.2     94.4     151.56     0.319
根据实验数据得到上层细砂的给水度为0.268，下部粗砂的给水度为0.359。

Claims (5)

1.一种柱状土层给水度测定仪，它包括测压板(2)，测压板(2)包括固定板和玻璃管，固定板上至少固定有2个或2个以上的玻璃管(1)，固定板上设有高度标志；其特征在于：试样有机玻璃柱(4)上至少设有2个或2个以上的陶土头负压测压接头(6)，试样有机玻璃柱(4)上至少设有2个或2个以上的正压测压接头(8)，第一软管(7)的一端与试样有机玻璃柱(4)上的一陶土头负压测压接头(6)相连通，第一软管(7)的另一端与测压板(2)的一玻璃管的下端相连通，第二软管(9)的一端与试样有机玻璃柱(4)上的一正压测压接头(8)相连通，第二软管(9)的另一端与测压板(2)的另一玻璃管的下端相连通，试样有机玻璃柱(4)的底端设有有机玻璃柱底接头(12)；供水/排水装置(22)位于升降装置上，供水/排水装置(22)的底部设有供水/排水接头(16)，供水/排水装置(22)的上设有溢水出口(23)，量杯(24)位于溢水出口(23)的下方，第三软管(18)的一端与供水/排水接头(16)相连通，第三软管(18)的另一端与有机玻璃柱底接头(12)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种柱状土层给水度测定仪，其特征在于：所述的试样有机玻璃柱(4)上分别设有4个陶土头负压测压接头(6)、正压测压接头(8)，4个陶土头负压测压接头(6)分别间隔位于试样有机玻璃柱(4)的中上部，4个正压测压接头(8)分别间隔位于试样有机玻璃柱(4)的中下部。
3.根据权利要求1所述的一种柱状土层给水度测定仪，其特征在于：所述的供水/排水装置(22)为溢水箱。
4.根据权利要求1所述的一种柱状土层给水度测定仪，其特征在于：所述的升降装置包括绳(13)、导向滑套(14)、升降架(15)、支撑架(17)、转辊(19)、杆(20)、滑轮(21)，支撑架(17)的底部设有转辊(19)，支撑架(17)的上端固定一杆(20)，杆(20)上设有滑轮(21)，绳(13)的一端绕系在转辊(19)上，绳(13)的另一端穿过滑轮(21)与升降架(15)固定连接，升降架(15)上设有供水/排水装置搁板、量杯板，导向滑套(14)与升降架(15)固定连接并套在支撑架(17)上，支撑架(17)上设有高度标志。
5.根据权利要求1所述的一种柱状土层给水度测定仪，其特征在于：试样有机玻璃柱(4)固定在支架(11)上。
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