专利名称：一种土工织物透水率测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测试多孔材料的渗透性技术领域。
背景技术：
土工织物，有时简称土工布，是一种透水性土工合成材料，在工程中主要有:反滤、排水、加筋、防护、隔离和包裹的作用，在工程中有广泛的应用。其中机织土工织物由两组平行细丝或纱按一定方式交织而成，两组细丝互相垂直，沿机器方向的称为经纱，而横过机器方向的称为纬纱，经纱较纬纱排列更为紧密。土工织物的渗透特性极其重要，特别是在反滤和排水工程应用中。其渗透性一般以渗透系数或透水率表征。在测试土工织物的渗透性时，规范(GB/T 15789-2005 土工布及其有关产品无负荷时垂直渗透)中建议的测试方法是针对无荷载作用和无变形的土工织物，所测得织物的渗透系数或透水率是初始渗透系数或初始透水率。而在实际工程中，土工织物往往会受到切向张力的作用，有研究表明张力作用下织物的孔径会有明显变化，使得土工织物实际的渗透特性与初始值必然有很大不同，因此目前方法所测得的渗透特性在实际应用时会导致较大误差；并且在目前的测试方法中，未考虑到机织土工织物经向和纬向受力的差别，实际上织物受到经向张力或纬向张力时对其渗透特性影响是不同的。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种土工织物透水率测试装置，结构简单，制作成本低，可在对机织土工织物施加一定张力的条件下测试其透水率，使得测试结果更真实准确，减小实际应用时的误差。为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:一种土工织物透水率测试装置，包括张拉仪和渗透仪；张拉仪包括矩形固定框架、拉力传感器、张力施加旋钮和用于夹持土工织物的夹具；固定框架每条边中间的外侧均设有张力施加旋钮，固定框架每条边中间的内侧均设有所述夹具，夹具与张力施加旋钮相连接；固定框架其中相邻的两个边中间内侧设有拉力传感器，夹具通过拉力传感器与张力施加旋钮相连接；渗透仪包括渗透仪一部和渗透仪二部；渗透仪一部为两端开口的有机玻璃圆管；渗透仪二部包括第一竖管、第二竖管和水平管，第一竖管、第二竖管和水平管均为有机玻璃管，水平管的中间设有阀门，水平管的右端设有排水阀；第一竖管的下端与水平管的左端密封连接，水平管的右端与第二竖管的下端密封连接；渗透仪一部的直径、第一竖管的直径和第二竖管的直径相同；渗透仪一部的下端通过法兰盘与第一竖管的上端固定；渗透仪一部的上端与第二竖管的上端在同一水平位置；固定框架的中心与法兰盘界面的中心重合，既当待测土工织物被夹紧安装到张拉仪上进行测试时，待测区域的中心应当位于法兰盘与渗透仪一部中间，或法兰盘与第一竖管之间。[0009]优选的在渗透仪一部与法兰盘之间设有防水垫圈，第一竖管与法兰盘之间设有防水垫圈。优选的土工织物透水率测试装置还包括张拉仪支架和渗透仪支架。本实用新型使用时首先用夹具将土工织物固定到固定框架内，通过对织物施加张力，用拉力传感器测得织物所受张力的大小。为保证试验过程中所受张力不会变化，把织物连同张拉仪与渗透仪固定到一起，使土工织物正好位于渗透仪一部与第一竖管两段有机玻璃管的交界面处，对正后通过法兰盘固定渗透仪，确保各连接部位不漏水。然后向渗透仪内注入适量的水，开启渗透仪阀门，用摄像机或其它光学方法记录渗透仪内液面高度变化，换算并绘制织物两侧水头差随时间的变化曲线，最后根据实施例提出的公式进行拟合即可计算得到织物在当前张力下的透水率。采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本实用新型土工织物透水率测试装置结构简单，制作成本低，可在对机织土工织物施加一定张力的条件下测试其透水率，使得测试结果更真实准确，减小实际应用时的误差。本实用新型用张拉仪对土工织物施加张力，然后与渗透仪组合，用变水头法测试承受张力的土工织物的透水率，弥补了现有土工织物渗透性测试方法未考虑织物所受切向张力的不足，可以方便的测出受到切向张力作用下的机织土工织物的透水率，并可得到土工织物透水率随张力的变化曲线，方便研究其变化规律。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是张拉仪的结构示意图；图3是渗透仪的结构示意图；图4是待测土工织物俯视图；I为矩形固定框架，2为拉力传感器，3为张力施加旋钮，4为夹具，5为渗透仪一部，6为第一竖管，7为第二竖管，8为水平管，9为阀门，10为排水阀，11为法兰盘，12为防水垫圈，13为张拉仪支架，14为渗透仪支架，15为土工织物待测区域。
具体实施方式
土工织物透水率测试装置，包括张拉仪和渗透仪；张拉仪包括矩形固定框架1、拉力传感器2、张力施加旋钮3和用于夹持土工织物的夹具4 ;固定框架I每条边中间的外侧均设有张力施加旋钮3，固定框架I每条边中间的内侧均设有夹具4，夹具4与张力施加旋钮3相连接；固定框架I其中相邻的两个边中间内侧设有拉力传感器2，夹具4通过拉力传感器2与张力施加旋钮3相连接；渗透仪包括渗透仪一部5和渗透仪二部；渗透仪一部5为两端开口的有机玻璃圆管；渗透仪二部包括第一竖管6、第二竖管7和水平管8，第一竖管6、第二竖管7和水平管8均为有机玻璃管，水平管8的中间设有阀门9，水平管8的右端设有排水阀10 ;第一竖管6的下端与水平管8的左端密封连接，水平管8的右端与第二竖管7的下端密封连接；渗透仪一部5的直径、第一竖管6的直径和第二竖管7的直径相同；渗透仪一部5的下端通过法兰盘11与第一竖管6的上端固定；渗透仪一部5的上端与第二竖管7的上端在同一水平位置；固定框架I的中心与法兰盘界面的中心重合；在渗透仪一部5与法兰盘11之间设有防水垫圈12,第一竖管6与法兰盘11之间设有防水垫圈12。土工织物透水率测试装置还包括张拉仪支架13和渗透仪支架14。本实用新型具体的尺寸为:渗透仪一部、第一竖管和第二竖管的内部直径为90mm，渗透仪一部的长度为420mm，第一竖管的长度为200mm，利用本实用新型土工织物透水率测试装置测试土工织物的透水率时按照以下步骤进行:(I)将待测土工织物试样剪裁成如附图4所示的十字形，用夹具夹紧安装到张拉仪上(夹具应能防止土工织物滑动又避免织物在夹具内被夹坏)，使土工织物待测区域的中心与固定框架的中心重合，通过张力施加旋扭对土工织物施加张力，通过拉力传感器测得所受张力大小。(2)将张拉仪和渗透仪分别固定到张拉仪支架和渗透仪支架上并调整位置，使试样待测区位于渗透仪一部与第一竖管正中，且与法兰界面保持在同一高度，土工织物待测区域的中心与法兰盘界面的中心重合。将渗透仪一部和第一竖管两部分界面法兰盘垫上防水垫圈，对正后通过法兰盘连接紧密，确保各连接部位不漏水。(3)打开阀门，从第二竖管顶端加水，至略高于土工织物后，关闭阀门，然后将渗透仪一部加满水，同时温度计记录试验用水温度T。
(4)打开阀门开始试验，用摄像机记录液面高度变化，直至渗透仪一部与第二竖管两部分水面持平。(5)根据摄像机拍摄的渗透仪一部中水位下降过程，取任意时刻水面高度读数为zt，试验完成时即渗透仪一部与第二竖管两部分水面持平时水面高度读数为Zf，则t时刻织物两侧的水头差
Ht=2 (Z-Zf)(I)将摄像机所拍摄录像按帧播放，记录各时间点水面高度，可绘制水头差随时间变化曲线。在得到水头-时间曲线后，数据处理方法有以下两种:I)如果假定水头Ht与流速V成正比，则可得
\, = kl = ki^ = #l.(9)
δ 1式中k为渗透系数， 为水力梯度，δ为土工织物厚度， 为织物透水率。又根据流速定义可知
权利要求1.一种土工织物透水率测试装置，包括渗透仪；其特征在于:还包括土工织物双向张拉仪；将张拉后的土工织物装夹于渗透仪的测试部位。
2.如权利要求1所述的土工织物透水率测试装置，其特征在于:所述张拉仪包括矩形固定框架(I)、拉力传感器(2)、张力施加旋钮(3)和用于夹持土工织物的夹具(4);所述固定框架(I)每条边中间的外侧均设有张力施加旋钮(3)，所述固定框架(I)每条边中间的内侧均设有所述夹具(4)，所述夹具(4)与张力施加旋钮(3)相连接；所述固定框架(I)其中相邻的两个边中间内侧设有拉力传感器(2)，所述夹具(4)通过拉力传感器(2)与张力施加旋钮(3)相连接。
3.如权利要求1所述的土工织物透水率测试装置，其特征在于:渗透仪包括渗透仪一部(5)和渗透仪二部；渗透仪一部(5)为两端开口的有机玻璃圆管；渗透仪二部包括第一竖管(6)、第二竖管(7)和水平管(8)，第一竖管(6)、第二竖管(7)和水平管(8)均为有机玻璃管，水平管(8)的中间设有阀门(9)，水平管(8)的右端设有排水阀(10);第一竖管(6)的下端与水平管(8)的左端密封连接，水平管(8)的右端与第二竖管(7)的下端密封连接；渗透仪一部(5)的直径、第一竖管(6)的直径和第二竖管(7)的直径相同；渗透仪一部(5)的下端通过法兰盘(11)与第一竖管(6)的上端固定；渗透仪一部(5)的上端与第二竖管(7)的上端在同一水平位置。
4.如权利要求3所述的土工织物透水率测试装置，其特征在于:在渗透仪一部(5)与法兰盘(11)之间设有防水垫圈(12),第一竖管(6)与法兰盘(11)之间设有防水垫圈(12)。
5.如权利要求1所述的土工织物透水率测试装置，其特征在于:还包括张拉仪支架(13)和渗透仪支架(14)。
专利摘要本实用新型公开了一种土工织物透水率测试装置，属于测试多孔材料的渗透性技术领域。包括张拉仪和渗透仪；张拉仪包括矩形固定框架、拉力传感器、张力施加旋钮和用于夹持土工织物的夹具；渗透仪包括渗透仪一部和渗透仪二部；渗透仪一部为两端开口的有机玻璃圆管；渗透仪二部包括第一竖管、第二竖管和水平管，水平管的中间设有阀门；第一竖管的下端与水平管的左端密封连接，水平管的右端与第二竖管的下端密封连接；渗透仪一部的下端通过法兰盘与第一竖管的上端固定；固定框架的中心与法兰盘界面的中心重合。本实用新型结构简单，制作成本低，可在对机织土工织物施加一定张力的条件下测试其透水率，使得测试结果更真实准确，减小实际应用时的误差。
文档编号G01N15/08GK203025068SQ20122071498
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者刘伟超, 张仪萍, 杨广庆, 熊保林, 汤劲松 申请人:石家庄铁道大学