多維滲透系數測量儀及測量方法技術

本發明專利技術涉及土體工程領域，具體是一種多維滲透系數測量儀及測量方法，包括殼體，支撐于殼體中部且下側帶可拆卸底部的方形環刀，支撐于殼體中部且包覆于方形環刀上下及周身的隔水箱，支撐于隔水箱左側的截面呈直角U型且帶有底部的左長方體玻璃管，支撐于隔水箱后側的帶有底部的后長方體玻璃管。本發明專利技術采用吸水海綿吸水，通過吸水海綿質量的改變量計算其流量，計算機根據達西定律或其他公式進行計算后輸出。對于水平方向的滲流系數的測量，運用海綿吸水可及時地吸收滲流出來的水，避免滲流出的水沿土樣壁留下和發生反向滲流等，影響測量結果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及土體工程領域，具體是一種多維滲透系數測量儀及測量方法。
技術介紹
目前對于土體滲透系數的測量主要有實驗室測量法和現場測量法兩種。實驗室測量法包括常水頭法和變水頭法，現場測量法主要包括井孔抽水試驗和井孔注水試驗。但實驗室測量法對土樣的擾動較大，測得的滲透系數誤差也較大，不能準確地反應現場土體的滲流情況；現場測量工程量較大，耗時較長，人力物力消耗較大，不能滿足當今社會快節奏下的省時要求。
技術實現思路
本專利技術旨在提供一種準確、便捷、快速、且能真實反映土體滲透系數的多維滲透系數測量儀及測量方法。本專利技術是通過以下技術方案實現的：多維滲透系數測量儀，包括殼體，支撐于殼體中部且下側帶可拆卸底部的方形環刀，支撐于殼體中部且包覆于方形環刀上下及周身的隔水箱，支撐于隔水箱左側的截面呈直角U型且帶有底部的左長方體玻璃管，支撐于隔水箱后側的帶有底部的后長方體玻璃管，滿置于隔水箱上表面的罩體，垂直固定于罩體上方且截面呈反L型的上長方體玻璃管，支撐于隔水箱底部呈漏斗形的接水玻璃管，置于殼體內且分別位于隔水箱左側、前側及右側的左滑動小車、前滑動小車及右滑動小車，可直接計算并輸出三維滲透系數及體積系數的微型計算機，所述方形環刀的周身及底部均布滿孔隙，隔水箱具有密封性且其六面均為可拆卸結構，左長方體玻璃管和后長方體玻璃管的底部均與隔水箱底部位于同一水平面上，左長方體玻璃管開口處安裝有可向上抽出的左隔水板，后長方體玻璃管的前側靠左由上至下呈開口結構，該開口處安裝有可向上抽出的后隔水板，上長方體玻璃管通過左隔水板、后隔水板形成一個獨立的長方體腔體，且上長方體玻璃管的短邊與左長方體玻璃管、后長方體玻璃管的寬相等，上長方體玻璃管的長邊與左長方體玻璃管、后長方體玻璃管的長相等；所述上長方體玻璃管的底部與罩體內部呈連通結構，接水玻璃管的斗部罩設于隔水箱底部，接水玻璃管的管部向下延伸后向上彎曲、朝向左滑動小車水平延伸形成插管，插管的開口處安裝有止水開關；每個滑動小車上均放置有稱重裝置，前滑動小車和右滑動小車的稱重裝置上分別放置有開口朝向隔水箱的前海綿槽、右海綿槽，前海綿槽和右海綿槽的開口面與隔水箱的前側和右側相對且相等，左滑動小車的稱重裝置上放置有開口朝向插管的左海綿槽，每個海綿槽內均塞滿吸水海綿，且左海綿槽內的吸水海綿與插管呈插接配合；每個海綿槽外均設有計時器，左長方體玻璃管、后長方體玻璃管和上長方體玻璃管上方等高處開有均開有出水口，每個出水口上均設有止水開關。本專利技術所述多維滲透系數測量儀不僅能夠采用常水頭滲透法測量土體的垂直滲透系數和雙向水平滲透系數，也能夠采用變水頭滲透法測量土體的垂直滲透系數和雙向水平滲透系數。另外，還可以通過該測量儀獲得土體體積滲透系數，鑒于在實際情況下，土體中水的滲透一般呈多維滲透，通過單獨某一方向的滲透無法直觀地反映真實的滲透情況，體積滲透系數綜合三向滲流的情況，通過體積滲透系數來反映方形土樣的滲透情況，滲透系數越大，土體滲透能力越強，抗滲性越差，實現了對多維滲透能力的評價。本專利技術采用吸水海綿吸水，通過吸水海綿質量的改變量計算其滲流量，計算機根據達西定律或其他公式進行計算后輸出。對于水平方向的滲流系數的測量，運用海綿吸水可及時地吸收滲流出來的水，避免滲流出的水沿土樣壁留下和發生反向滲流等，影響測量結果。該裝置體積小，便于現場測量，能夠盡可能地減小土的擾動，同時，三個方向滲流量和體積滲流量的測量，更加客觀真實地反映了土體的滲流情況。附圖說明圖1為本專利技術所述多維滲透系數測量儀的結構示意圖。圖2為圖1的左視圖(圖中左滑動小車未畫出)。圖3為三個滑動小車與隔水箱的布置示意圖。圖4為前海綿槽上壓桿與壓孔的配合示意圖。圖中：1-殼體，2-方形環刀，3-隔水箱，4-左長方體玻璃管，5-后長方體玻璃管，6-罩體，7-上長方體玻璃管，8-接水玻璃管，9-左滑動小車，10-前滑動小車，11-右滑動小車，12-左隔水板，13-后隔水板，14-插管，15-稱重裝置，16-前海綿槽，17-右海綿槽，18-左海綿槽，19-吸水海綿，20-出水口，21-微型計算機，22-自動水位計，23-限位導軌，24-推桿，25-滑輪，26-排水口，27-壓孔，28-壓桿，29-壓板。具體實施方式多維滲透系數測量儀，包括殼體1，支撐于殼體1中部且下側帶可拆卸底部的方形環刀2，支撐于殼體1中部且包覆于方形環刀2上下及周身的隔水箱3，支撐于隔水箱3左側的截面呈直角U型且帶有底部的左長方體玻璃管4，支撐于隔水箱3后側的帶有底部的后長方體玻璃管5，滿置于隔水箱3上表面的罩體6，垂直固定于罩體6上方且截面呈反L型的上長方體玻璃管7，支撐于隔水箱3底部呈漏斗形的接水玻璃管8，置于殼體1內且分別位于隔水箱3左側、前側及右側的左滑動小車9、前滑動小車10及右滑動小車11，可直接計算并輸出三維滲透系數及體積系數的微型計算機21，所述方形環刀2的周身及底部均布滿孔隙，隔水箱3具有密封性且其六面均為可拆卸結構，左長方體玻璃管4和后長方體玻璃管5的底部均與隔水箱3底部位于同一水平面上，左長方體玻璃管4開口處安裝有可向上抽出的左隔水板12，后長方體玻璃管5的前側靠左由上至下呈開口結構，該開口處安裝有可向上抽出的后隔水板13，上長方體玻璃管7通過左隔水板12、后隔水板13形成一個獨立的長方體腔體，且上長方體玻璃管7的短邊與左長方體玻璃管4、后長方體玻璃管5的寬相等，上長方體玻璃管7的長邊與左長方體玻璃管4、后長方體玻璃管5的長相等；所述上長方體玻璃管7的底部與罩體6內部呈連通結構，接水玻璃管8的斗部罩設于隔水箱3底部，接水玻璃管8的管部向下延伸后向上彎曲、朝向左滑動小車9水平延伸形成插管14，插管14的開口處安裝有止水開關；每個滑動小車上均放置有稱重裝置15，前滑動小車10和右滑動小車11的稱重裝置15上分別放置有開口朝向隔水箱3的前海綿槽16、右海綿槽17，前海綿槽16和右海綿槽17的開口面與隔水箱3的前側和右側相對且相等，左滑動小車9的稱重裝置15上放置有開口朝向插管14的左海綿槽18，每個海綿槽內均塞滿吸水海綿19，且左海綿槽18內的吸水海綿19與插管14呈插接配合；每個海綿槽外均設有計時器27，左長方體玻璃管4、后長方體玻璃管5和上長方體玻璃管7上方等高處開有均開有出水口20，每個出水口20上均設有止水開關。具體實施時，左長方體玻璃管4、后長方體玻璃管5和上長方體玻璃管7上均由上至下安裝有自動水位計22。為了使得各滑動小車能夠快速且準確的到達作業位置，至少一個海綿槽的開口相反側均由上至下安裝有限位導軌23，每個限位導軌23相對的殼體1內壁分別鉸接有推桿24，每個推桿24自由端均安裝有與限位導軌23滾動配合的滑輪25。具體使用時，壓下推桿24，滑輪25與限位導軌23滑動配合，滑動小車到達指定位置。為了便于該測量儀的使用，殼體1底部設有若干排水口26。為了便于吸水海綿19的排水，本專利技術在至少一個海綿槽的開口處的相鄰側面開有壓孔27，壓孔27內插置有壓桿28，壓孔27內側的壓桿28端部固定有用于擠壓吸水海綿19水分的壓板29。為了避免在測量過程中土樣的大量流失，同時避免環刀影響滲流，理論上方形環刀2的周身及底部的孔隙應大于土樣的孔隙率。具體實施時，所述方形環刀2是本文檔來自技高網...

【技術保護點】
多維滲透系數測量儀，其特征在于，包括殼體(1)，支撐于殼體(1)中部且下側帶可拆卸底部的方形環刀(2)，支撐于殼體(1)中部且包覆于方形環刀(2)上下及周身的隔水箱(3)，支撐于隔水箱(3)左側的截面呈直角U型且帶有底部的左長方體玻璃管(4)，支撐于隔水箱(3)后側的帶有底部的后長方體玻璃管(5)，滿置于隔水箱(3)上表面的罩體(6)，垂直固定于罩體(6)上方且截面呈反L型的上長方體玻璃管(7)，支撐于隔水箱(3)底部呈漏斗形的接水玻璃管(8)，置于殼體(1)內且分別位于隔水箱(3)左側、前側及右側的左滑動小車(9)、前滑動小車(10)及右滑動小車(11)，可直接計算并輸出三維滲透系數及體積系數的微型計算機(21)，所述方形環刀(2)的周身及底部均布滿孔隙，隔水箱(3)具有密封性且其六面均為可拆卸結構，左長方體玻璃管(4)和后長方體玻璃管(5)的底部均與隔水箱(3)底部位于同一水平面上，左長方體玻璃管(4)開口處安裝有可向上抽出的左隔水板(12)，后長方體玻璃管(5)的前側靠左由上至下呈開口結構，該開口處安裝有可向上抽出的后隔水板(13)，上長方體玻璃管(7)通過左隔水板(12)、后隔水板(13)形成一個獨立的長方體腔體，且上長方體玻璃管(7)的短邊與左長方體玻璃管(4)、后長方體玻璃管(5)的寬相等，上長方體玻璃管(7)的長邊與左長方體玻璃管(4)、后長方體玻璃管(5)的長相等；所述上長方體玻璃管(7)的底部與罩體(6)內部呈連通結構，接水玻璃管(8)的斗部罩設于隔水箱(3)底部，接水玻璃管(8)的管部向下延伸后向上彎曲、朝向左滑動小車(9)水平延伸形成插管(14)，插管(14)的開口處安裝有止水開關；每個滑動小車上均放置有稱重裝置(15)，前滑動小車(10)和右滑動小車(11)的稱重裝置(15)上分別放置有開口朝向隔水箱(3)的前海綿槽(16)、右海綿槽(17)，前海綿槽(16)和右海綿槽(17)的開口面與隔水箱(3)的前側和右側相對且相等，左滑動小車(9)的稱重裝置(15)上放置有開口朝向插管(14)的左海綿槽(18)，每個海綿槽內均塞滿吸水海綿(19)，且左海綿槽(18)內的吸水海綿(19)與插管(14)呈插接配合；每個海綿槽外均設有計時器(27)，左長方體玻璃管(4)、后長方體玻璃管(5)和上長方體玻璃管(7)上方等高處開有均開有出水口(20)，每個出水口(20)上均設有止水開關。...

【技術特征摘要】
1.多維滲透系數測量儀，其特征在于，包括殼體(1)，支撐于殼體(1)中部且下側帶可拆卸底部的方形環刀(2)，支撐于殼體(1)中部且包覆于方形環刀(2)上下及周身的隔水箱(3)，支撐于隔水箱(3)左側的截面呈直角U型且帶有底部的左長方體玻璃管(4)，支撐于隔水箱(3)后側的帶有底部的后長方體玻璃管(5)，滿置于隔水箱(3)上表面的罩體(6)，垂直固定于罩體(6)上方且截面呈反L型的上長方體玻璃管(7)，支撐于隔水箱(3)底部呈漏斗形的接水玻璃管(8)，置于殼體(1)內且分別位于隔水箱(3)左側、前側及右側的左滑動小車(9)、前滑動小車(10)及右滑動小車(11)，可直接計算并輸出三維滲透系數及體積系數的微型計算機(21)，所述方形環刀(2)的周身及底部均布滿孔隙，隔水箱(3)具有密封性且其六面均為可拆卸結構，左長方體玻璃管(4)和后長方體玻璃管(5)的底部均與隔水箱(3)底部位于同一水平面上，左長方體玻璃管(4)開口處安裝有可向上抽出的左隔水板(12)，后長方體玻璃管(5)的前側靠左由上至下呈開口結構，該開口處安裝有可向上抽出的后隔水板(13)，上長方體玻璃管(7)通過左隔水板(12)、后隔水板(13)形成一個獨立的長方體腔體，且上長方體玻璃管(7)的短邊與左長方體玻璃管(4)、后長方體玻璃管(5)的寬相等，上長方體玻璃管(7)的長邊與左長方體玻璃管(4)、后長方體玻璃管(5)的長相等；所述上長方體玻璃管(7)的底部與罩體(6)內部呈連通結構，接水玻璃管(8)的斗部罩設于隔水箱(3)底部，接水玻璃管(8)的管部向下延伸后向上彎曲、朝向左滑動小車(9)水平延伸形成插管(14)，插管(14)的開口處安裝有止水開關；每個滑動小車上均放置有稱重裝置(15)，前滑動小車(10)和右滑動小車(11)的稱重裝置(15)上分別放置有開口朝向隔水箱(3)的前海綿槽(16)、右海綿槽(17)，前海綿槽(16)和右海綿槽(17)的開口面與隔水箱(3)的前側和右側相對且相等，左滑動小車(9)的稱重裝置(15)上放置有開口朝向插管(14)的左海綿槽(18)，每個海綿槽內均塞滿吸水海綿(19)，且左海綿槽(18)內的吸水海綿(19)與插管(14)呈插接配合；每個海綿槽外均設有計時器(27)，左長方體玻璃管(4)、后長方體玻璃管(5)和上長方體玻璃管(7)上方等高處開有均開有出水口(20)，每個出水口(20)上均設有止水開關。2.根據權利要求1所述的多維滲透系數測量儀，其特征在于，左長方體玻璃管(4)、后長方體玻璃管(5)和上長方體玻璃管(7)上均由上至下安裝有自動水位計(22)。3.根據權利要求2所述的多維滲透系數測量儀，其特征在于，至少一個海綿槽的開口相反側均由上至下安裝有限位導軌(23)，每個限位導軌(23)相對的殼體(1)內壁分別鉸接有推桿(24)，每個推桿(24)自由端均安裝有與限位導軌(23)滾動配合的滑輪(25)。4.根據權利要求3所述的多維滲透系數測量儀，其特征在于，殼體(1)底部設有若干排水口(26)。5.根據權利要求4所述的多維滲...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓鵬舉，王美茹，謝瑞珍，郝鈺，王效淵，
申請(專利權)人：太原理工大學，
類型：發明
國別省市：山西;14