土层渗透系数原位测试装置及其测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量技术领域，尤其涉及土层渗透系数原位测试装置及其测试方法。
【背景技术】
[0002]在岩土工程勘察领域，往往需要进行一系列的原位测试，了解场地区域内的水文地质特性。其中渗透系数原位测试是比较常见的一种可了解水文地质特性的原位试验。目前常用的测试手段为抽水试验、注水试验，然此两种方法只能配合钻机使用，且无法进行特定范围内土体渗透特性的测试工作。由于室内进行土体渗透系数测定工作，涉及到取样质量的优劣，且忽略了太多的边界条件，造成试验结果往往不尽如人意。目前并无方便、快捷仪器，能够根据工程设计需要，进行特定区域内土体渗透系数的测试工作，方便岩土设计人员有针对性的测试特定土体的原位渗透系数。因此便于各工程技术人员现场使用的土层渗透系数原位测试装置显得尤为重要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了土层渗透系数原位测试装置及其测试方法，装置包括驱动装置和由驱动装置驱动起落的测试筒，可在场地内的任意探孔内测得指定深度的土体渗透系数。
[0004]本发明目的实现由以下技术方案完成:
一种土层渗透系数原位测试装置，其特征在于:所述测试装置包括测试筒和驱动控制箱，所述测试筒表面开设有进水孔，内部设置有抽水泵和水压传感器，所述驱动控制箱中设置有升降机构，所述升降机构的牵引线与所述测试筒连接固定，所述驱动控制箱通过所述升降机构控制所述测试筒的起落，所牵引线由导水管、传感线和承重线构成，其中所述传感线与所述水压传感器连接，所述导水管与所述抽水泵连接，所述承重线与所述测试筒连接固定。
[0005]所述测试筒的顶部和底部分别设置有隔水板，所述隔水板分别固定连接有一旋转齿轮，所述旋转齿轮由所述驱动控制箱连接驱动，所述旋转齿轮驱动所述隔水板转动展开或转动收拢。
[0006]所述测试筒的中心设置有硬管，所述牵引线穿设于所述硬管的内部。
[0007]所述测试筒和所述硬管的竖直方向上分别设置有伸缩节。
[0008]涉及上述的土层渗透系数原位测试装置的土层渗透系数原位测试方法，其特征在于:所述测试方法至少包括以下步骤:
通过所述驱动控制箱中所述升降机构的驱动，将所述测试筒放入指定的土层深度范围，所述测试筒的长度与所述土体深度范围相吻合；
通过所述驱动控制箱驱动所述旋转齿轮旋转，所述旋转齿轮驱动所述隔水板展开并插入所述土体之中；
通过所述驱动控制箱启动所述抽水泵抽吸指定深度的土体的地下水，并通过所述水压传感器测量所述测试筒内水量的压力值。
[0009]根据土层渗透系数原位测试所要求测量的土层深度范围调整所述测试筒上的伸缩节，使所述测试筒的长度与所述土层深度范围相同。
[0010]本发明的优点是:可配合场地内的任意探孔使用；可测得指定深度的土体渗透系数；具有结构简单、可操作性强、携带方便、实用性强、设计新颖等优点。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中测试筒外围的滤网结构示意图；
图3为本发明中测试筒底部的滤网结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解:
如图1-3所示，图中标记1-25分别为:驱动控制箱1、测试筒2、蓄电池3、电源接口 4、时间显示屏5、水压显示屏6、绕线圈7、驱动电机8、控制按钮9、外壳10、滤网11、抽水泵12、水压传感器13、导水管14、传感线15、旋转齿轮16、隔水板17、硬管18、牵引线19、螺丝环20、上表面21、排水管22、卡销23、伸缩节24、承重线25。
[0013]实施例:如图1所示，本实施例中的土层渗透系数原位测试装置包括驱动控制箱1、测试筒2，其中驱动控制箱I连接控制测试筒2。驱动控制箱I内设置有蓄电池3，蓄电池可通过电源接口 4充电，若现场用电方便，此电源接口 4亦可直接连接交流电源使用。驱动控制箱I上表面分布有时间显示屏5、水压显示屏6和控制按钮9。
[0014]测试筒2内部中心位置上固定设置有结构硬管18，测试筒2的底部设置有微型抽水泵12和水压传感器13。驱动控制箱I的外壳10内设置有由牵引线19、绕线圈7和驱动电机8构成的升降机构，其中牵引线19缠绕在绕线圈7上，其一端与绕线圈7相固定，另一端与测试筒2相连接，绕线圈7的一端与驱动电机8的驱动转轴相连接固定。通过驱动电机8的驱动绕线圈7旋转，缠绕于绕线圈7上的牵引线19进行缩放，从而控制与牵引线19相连接的测试筒2升降。
[0015]牵引线19可通过端头螺丝环20与测试筒2的硬管18相连接，从而保证了装置的整体性。牵引线19由导水管14、传感线15、承重线25以及套装在其外部的软管构成，导水管14和传感线15分别通过测试筒2内的结构硬管18连接至测试筒2底部的微型抽水泵12和水压传感器13，而承重线25与测试筒2的底面相固定，以保证测试筒2在升降过程中的稳定性。导水管14的另一端伸出于驱动控制箱I的外壳10外形成排水管22，当场地内的一测孔测量完毕后，在下一测孔测量时，通过排水管22将地下水从测试筒3中排出。
[0016]测试筒2的顶部和底部分别设置有旋转齿轮16，旋转齿轮16有连接线接至牵引线19内传感线15上，旋转齿轮16由驱动控制箱I连接控制。旋转齿轮16的外围固定连接有隔水板17，两者之间构成配合连接，实现旋转齿轮16的转动时，隔水板17旋转展开或旋转收拢。在实际使用时，可通过驱动控制箱I上的控制按钮9，控制旋转齿轮16的转动方向，进而调节隔水板17的伸缩状态。当测试筒2到达至预测深度时，通过控制按钮9，驱动控制箱I驱动旋转齿轮16转动使隔水板17展开，切入两侧土体中，防止测孔上下水流进入测试筒2，通过微型抽水泵12，抽取两隔水板17间的原有测孔水。随后通过水压传感器13，监测测试筒2内地下水在特定时间内的渗出量，进而求得预测深度范围内土体的渗透系数。
[0017]测试筒2的外壁上开有进水口用于抽水泵12抽取土层内的地下水。测试筒2外围及抽水泵、水压传感器结构区上表面21处分别设置有滤网11和滤网21，两者均是为了防止在试验过程中，测孔土颗粒进入测试筒2内部。
[0018]测试筒2的筒体及其内部硬管18表面分布有若干卡销23，四周滤网相应位置分布有伸缩节24，用于调整一次完整渗透测试试验的测试范围。卡销23间距可根据行业使用习惯确定。例如，当土体测试深度为lm-2m时，可通过卡销23和伸缩节24将测试筒2的长度调整到lm，使得一次试验仅测得lm-2m深度范围内的土体渗透系数；同理，当土体测试深度为lm-3m或lm-4m时，相应调整卡销23和伸缩节24使测试筒2的长度调整到测试范围所需的2m或3m。
[0019]本实施例在具体测试时步骤如下:
1、将驱动控制箱I的蓄电池3充满电，或将电源接口 4直接接至场地内的交流电电源上，然后将仪器整体搬至场地内的任意测孔旁。
[0020]2、扭紧牵引线19和硬管18的连接螺丝环20使驱动控制箱I和测试筒2相连接固定。通过卡销23和伸缩节24调整测试筒2的长度，使其长度与试验时指定的土体深度范围相吻合。通过控制按钮9，调节旋转齿轮16，使隔水板17处于闭合收拢状态。
[0021]3、将测试筒2放置测孔中，通过控制按钮9，将其下至预测深度。通过控制按钮9，调节旋转齿轮16，使隔水板17展开并切入到四周土体中。此时测量筒3正处于由两块隔水板17隔出的土体环境内，且该土体环境的深度范围即为试验所需的土体深度范围。启动抽水泵16，抽光测试筒2中的原有测孔水，该上一测孔内的测孔水。
[0022]4、抽水泵16继续工作，打开时间显示屏5和压力显示屏6，通过水压传感器13实时记录测试筒2内新渗出水量的压力值。待测试筒2内充满地下水，压力显示屏6数值稳定，试验结束。技术人员通过新渗出水量的压力值和时间值计算得到该深度范围内的土层渗透系数
5、通过控制按钮9，使隔水板17闭合，将测试装置放至下一深度，重复步骤3、4，继续试验。
【主权项】
1.一种土层渗透系数原位测试装置，其特征在于:所述测试装置包括测试筒和驱动控制箱，所述测试筒表面开设有进水孔，内部设置有抽水泵和水压传感器，所述驱动控制箱中设置有升降机构，所述升降机构的牵引线与所述测试筒连接固定，所述驱动控制箱通过所述升降机构控制所述测试筒的起落，所牵引线由导水管、传感线和承重线构成，其中所述传感线与所述水压传感器连接，所述导水管与所述抽水泵连接，所述承重线与所述测试筒连接固定。
2.根据权利要求1所述的一种土层渗透系数原位测试装置，其特征在于:所述测试筒的顶部和底部分别设置有隔水板，所述隔水板分别固定连接有一旋转齿轮，所述旋转齿轮由所述驱动控制箱连接驱动，所述旋转齿轮驱动所述隔水板转动展开或转动收拢。
3.根据权利要求1所述的一种土层渗透系数原位测试装置，其特征在于:所述测试筒的中心设置有硬管，所述牵引线穿设于所述硬管的内部。
4.根据权利要求3所述的一种土层渗透系数原位测试装置，其特征在于:所述测试筒和所述硬管的竖直方向上分别设置有伸缩节。
5.一种涉及上述权利要求1-4所述的土层渗透系数原位测试装置的土层渗透系数原位测试方法，其特征在于:所述测试方法至少包括以下步骤: 通过所述驱动控制箱中所述升降机构的驱动，将所述测试筒放入指定的土层深度范围，所述测试筒的长度与所述土体深度范围相吻合； 通过所述驱动控制箱驱动所述旋转齿轮旋转，所述旋转齿轮驱动所述隔水板展开并插入所述土体之中； 通过所述驱动控制箱启动所述抽水泵抽吸指定深度的土体的地下水，并通过所述水压传感器测量所述测试筒内水量的压力值。
6.根据权利要求5所述的一种土层渗透系数原位测试方法，其特征在于:根据土层渗透系数原位测试所要求测量的土层深度范围调整所述测试筒上的伸缩节，使所述测试筒的长度与所述土层深度范围相同。
【专利摘要】本发明涉及测量技术领域，尤其涉及土层渗透系数原位测试装置及其测试方法，其特征在于：所述测试装置包括测试筒和驱动控制箱，所述测试筒表面开设有进水孔，内部设置有抽水泵和水压传感器，所述驱动控制箱中设置有升降机构，所述升降机构的牵引线与所述测试筒连接固定，所述驱动控制箱通过所述升降机构控制所述测试筒的起落，所牵引线由导水管、传感线和承重线构成，其中所述传感线与所述水压传感器连接，所述导水管与所述抽水泵连接，所述承重线与所述测试筒连接固定。本发明的优点是：可配合场地内的任意探孔使用；可测得指定深度的土体渗透系数。
【IPC分类】E02D1-06, E02D1-02
【公开号】CN104878735
【申请号】CN201510192336
【发明人】雷文, 郑晓慧, 王其合, 肖玉兰
【申请人】中铁上海设计院集团有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月21日