专利名称：一种土壤毛细水上升高度测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种土壤毛细水上升高度测量装置，属于岩土工程测试技术领域。
背景技术：
在高速公路、机场、大坝等工程的地基设计中，如何防水保湿、保持土体水分 的相对稳定是非常关键的问题。而造成地基土干湿状态的变化，其中一个因素就是地下 水对地基土产生的毛细水渗透，例如公路工程的路基就容易受毛细水渗透，由于毛细水 的上升，路基土的干湿状态发生变化，导致路基的强度降低或失稳，进而影响路面结构 的强度和稳定性，因此，设计过程中就要尽量防止地下水浸入地基，路基土的水分迁移 控制是低路基设计中的一个关键技术问题。 目前，我国对毛细水的应用研究，大多集中在农田水利部门，且研究区域多局 限于土壤盐渍化地区和季节冻融区，其一般采用较为简单的竖管法进行毛细水上升高度 的测量，即用小孔径圆形管埋填土体试样后进行测试，该装置较为简陋，所测定的毛细 水上升高度不够准确。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种土壤毛细水上升高度测量装置，通过在 压填有土体试样的盛土筒的下部供给水位恒定的水源，以对盛土筒内的土体试样进行毛
细水渗透，以获取较为准确的土体试样毛细水上升高度，为高速公路、机场、大坝等工 程的地基设计提供基础数据，可以尽量防止地下水浸入地基，保持地基土含水量相对稳 定。
为实现以上的技术目的，本发明采取以下的技术方案 —种土壤毛细水上升高度测量装置，包括用于埋填土体试样的盛土筒、供给土 体试样毛细水渗透的盛水底座、以及水位恒定的供水装置，盛土筒两端敞口设置，其包 括一节以上的盛土筒节，相邻的两盛土筒节之间通过法兰盘连接，所述盛土筒上端安装 有密封盖，而盛土筒下端则通过法兰盘安装在底座上，所述盛水底座内设置有与盛土筒 下端配合使用的用于支承土体试样的透水支承部件，盛土筒壁面上轴向间隔地开设有多 个通孔，供水装置出水端通过导水管与底座进水管连接。 所述供水装置包括供水箱以及底盘，供水箱与底盘之间连接有弹性支承装置， 且供水箱与盛水底座连接。 土体试样内埋设有一个以上的土壤水分速测仪，该土壤水分速测仪的探针导线 从通孔中引出。 盛水底座上设置有水位观测管。 所述透水支撑部件为透水石，该透水石直径小于盛土筒内径。
所述土体试样与透水石之间设置有过滤层。
盛土筒内壁面上设置有润滑层。
所述盛土筒内径为22 25cm，壁厚为8 10mm，通孔的直径为2cm，而相邻
两通孔的间距是5 10cm。 每节盛土筒节的长度是45 70cm。 所述弹性支承装置为采用矩阵形式分布的压簧组成，所述压簧的两端分别与供 水箱和底盘连接。 根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果 1.本发明通过在盛土筒的下部供给水位恒定的水源，以对盛土筒内的土体试样 进行毛细水渗透，从而可以较为准确地测定出不同的土体试样对应的毛细水上升高度， 为高速公路、机场、大坝等工程的地基设计提供基础数据，可以尽量防止地下水浸入地 基，保持地基土相对稳定的干湿状态； 2.盛水底座由金属铸制，高度在5cm左右，透水石直径比盛土筒内径小5mm， 能支撑上部盛土筒内土体试样的压力； 3.供水箱侧壁的一侧开同底座直径相同的小孔，外接导水管，可将供水箱内水 导入盛土筒底部，底座下部安装有压簧，试验时随着供水箱内水的减少供水箱会上升， 、-保证盛土筒内水位的基本恒定；另一侧连接有一用于观测试筒内水位的玻璃制水位观
图1是本发明的毛细水上升装置的结构示意图；
图2是本发明的供水装置结构示意图； 其中，盛土筒节1通孔11 土壤水分速测仪12 土体试样13法兰盘2密封盖3螺 栓4盛水底座5进水管51水位观测管52透水石53底盘61弹性支承装置62供水箱63。
具体实施例方式
以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。 如图1和图2所示，本发明所述的土壤毛细水上升高度测量装置，包括用于埋填 土体试样13的盛土筒、供给土体试样13毛细水渗透的盛水底座5、以及水位恒定的供水 装置，盛土筒两端敞口设置，其包括一节以上的盛土筒节l，相邻的两盛土筒节l之间通 过法兰盘2连接，则可以根据需要来设定不同高度的盛土筒，所述盛土筒上端安装有密 封盖3，以防止毛细水渗透过程中水蒸发，造成土体试样13渗透参数测定不准确，而盛 土筒下端则通过法兰盘2安装在盛水底座5上，所述盛水底座5内设置有与盛土筒下端配 合使用的用于支承土体试样13的透水支承部件，该透水支撑部件为透水石53，该透水石 53直径小于盛土筒内径，则盛水底座5内的水可以透过透水石53，从而对土体试样13产 生毛细渗透，且盛水底座5上设置有水位观测管52，以对不同的土体试样13设定不同水 位的供水，盛土筒壁面上轴向间隔地开设有多个通孔ll， 土体试样13内埋设有一个以上 的土壤水分速测仪12，该土壤水分速测仪12的探针导线从通孔11中引出，该通孔ll还 可以用于从盛土筒内取土进行测试，供水装置出水端通过导水管与底座进水管连接，该 供水装置包括供水箱63以及底盘61，供水箱63与底盘61之间连接有弹性支承装置62， 所述弹性支承装置62为采用矩阵形式分布的压簧组成，则压簧的两端分别与供水箱63和
4底盘61连接。 所述土体试样13与透水石53之间设置有过滤层，本发明所述的过滤层为滤纸制 成。 盛土筒内壁面上设置有润滑层，则一方面可方便脱模，另一方面还可以有效地 防止在筒壁发生集中渗流影响测试结果的准确。 盛土筒为无色玻璃筒，可便于对毛细水上升引起的土壤颜色变化进行观察；盛 土筒直径控制在22 25cm左右，既可保证在盛土筒内压填土体试样13操作方便，又可 忽略盛土筒内土体试样13发生毛细水渗透时的边界效应，同时还可以忽略从通孔11内取 土以进行土体试样13含水量测试后造成的毛细水上升的相对误差；壁厚在8 10mm， 可保证盛土筒的强度，防止在试验过程中发生破坏；盛土筒分成多截，每截控制在45 70cm之间，中间以法兰盘2固定连接，既可保证盛土筒最大程度的连续性，同时便于试 验结束后清除筒内土体；盛土筒每隔5 10cm左右间距在筒壁开直径约2cm左右通孔 11，每个通孔ll配备橡胶塞，进行试验时可根据需要需要设置孔距，2cm的孔径既可方 便掏土测量土体含水量，也可便于使用TDR测试仪器时测针的导线引出。
使用时，将盛水底座5和一节盛土筒节1用法兰盘2和螺丝对接连接好固定，将 透水石53放入盛水底座5内，上面放一层滤纸以形成过滤层，防止透水石53和土体试 样13直接接触，盛土筒节1的筒壁用黄油涂抹以形成润滑层，则一方面可方便脱模，另 一方面还防止在筒壁发生集中渗流影响测试结果的准确；接着，按照设计好的压实度将 备好的土体试样13倒入，用捣锤均匀、逐层地压实，且各层之间要凿毛，并在预定的高 度埋入土壤水分速测仪12TDR的探针，导线从通孔ll伸出， 一节盛土筒节l快填满时， 再通过法兰盘2在其上连接另外一节盛土筒节1，按照这种方法逐节安装土体试样13和 埋设土壤水分速测仪TDR探针到设计的测试高度，并在顶部铺设塑料薄膜后加装密封盖 3;然后将供水装置导水管连接到盛水底座5进水管上，根据要求设置水位高度，可以通 过水位观测管52进行调节，随着土体试样13发生毛细水渗透，供水箱63将随着压簧的 回复而上升，则可保持水位恒定，另外毛细水的上升可透过盛土筒观测土壤颜色变化来 判断；最后根据研究需要设定不同时间和不同高度的土体试样13含水量测定，另外，如 果通过从通孔11中取土以进行土体试样13含水量测定，应用小掏土到深入取土，勿旋转 形成大孔洞，以免结果的误差变大。
权利要求
一种土壤毛细水上升高度测量装置，其特征在于，包括用于埋填土体试样的盛土筒、供给土体试样毛细水渗透的盛水底座、以及水位恒定的供水装置，盛土筒两端敞口设置，其包括一节以上的盛土筒节，相邻的两盛土筒节之间通过法兰盘连接，所述盛土筒上端安装有密封盖，而盛土筒下端则通过法兰盘安装在底座上，所述盛水底座内设置有与盛土筒下端配合使用的用于支承土体试样的透水支承部件，盛土筒壁面上轴向间隔地开设有多个通孔，供水装置出水端通过导水管与底座进水管连接。
2. 根据权利要求1所述的土壤毛细水上升高度测量装置，其特征在于，所述供水装置 包括供水箱以及底盘，供水箱与底盘之间连接有弹性支承装置，且供水箱与盛水底座连 接。
3. 根据权利要求1或2所述的土壤毛细水上升高度测量装置，其特征在于，土体试样 内埋设有一个以上的土壤水分速测仪，该壤水分速侧仪的探针导线从通孔中引出。
4. 根据权利要求1或2所述的土壤毛细水上升高度测量装置，其特征在于，盛水底座 上设置有水位观测管。
5. 根据权利要求1或2所述的土壤毛细水上升高度测量装置，其特征在于，所述透水 支撑部件为透水石，该透水石直径小于盛土筒内径。
6. 根据权利要求5所述的土壤毛细水上升高度测量装置，其特征在于，所述土体试样 与透水石之间设置有过滤层。
7. 根据权利要求1或2所述的土壤毛细水上升高度测量装置，其特征在于，盛土筒内 壁面上设置有润滑层。
8. 根据权利要求1或2所述的土壤毛细水上升高度测量装置，其特征在于，所述盛 土筒内径为22 25cm，壁厚为8 10mm，通孔的直径为2cm，而相邻两通孔的间距是 5 10cm。
9. 根据权利要求1或2所述的土壤毛细水上升高度测量装置，其特征在于，每节盛土 筒节的长度是45 70cm。
10. 根据权利要求1或2所述的土壤毛细水上升高度测量装置，其特征在于，所述 弹性支承装置为采用矩阵形式分布的压簧组成，所述压簧的两端分别与供水箱和底盘连 接。
全文摘要
本发明涉及一种土壤毛细水上升高度测量装置，其通过在压填有土体试样的盛土筒的下部供给水位恒定的水源，以对盛土筒内的土体试样进行毛细水渗透，从而可以较为准确地测定出不同的土体试样对应的毛细水上升的速度、高度和含水量，为高速公路、机场、大坝等工程的地基设计提供基础数据，可以有效地防止地下水浸入地基，保持地基土相对稳定的干湿状态。
文档编号G01N15/08GK101692035SQ20091014518
公开日2010年4月7日 申请日期2009年10月13日 优先权日2009年10月13日
发明者刘松玉, 朱志铎, 郝建新 申请人:东南大学