一种粗粒料渗透系数测试装置的制作方法

本实用新型涉及土工室内试验技术领域，尤其涉及一种粗粒料渗透系数测试装置。

背景技术：

粗粒料作为一种工程材料,通常是指块石、碎石(或砾卵石)、石屑、石粉等粗颗粒组成的无粘性混合料以及粘性土中含有大量粗颗粒的混合土粗粒料，其具有粒径大、沉陷变形小及颗粒破碎明显等特性而与砂土相区别，测试并研究粗粒料渗透系数对其工程特性及本构关系研究具有重要意义，如何精准测试粗粒料渗透系数具有重要的科研意义和现实意义。

粗粒料渗透系数测试装置主要用于完成粗粒料渗透系数的测试，不同压实度粗粒料的渗透系数研究是其工程特性研究内容的一部分，且渗透系数是工程渗流稳定性分析的基本参数，但是，目前的粗粒料渗透系数测试装置缺乏，精度不高，测试方法落后，影响了粗粒料渗透系数的测试及研究。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有粗粒料渗透系数测定所面临的技术问题，提供一种粗粒料渗透系数测试装置，实现了粗粒料渗透系数高效精准测试的目的，从而提高了科研水平。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种粗粒料渗透系数测试装置，包括玻璃筒、水箱、底座，所述底座顶部平行设有左右两个竖杆，左右两个竖杆之间安装有水平板，所述水平板中心设有玻璃筒安装孔，所述玻璃筒下端穿过玻璃筒安装孔，并且玻璃筒中部固定于水平板的玻璃筒安装孔处；所述水箱底部连通设有导管，导管的出水管口与玻璃筒底部可拆卸式密闭连通；所述玻璃筒的筒内设有两个透水石，两个透水石包括上透水石和下透水石；所述玻璃筒的筒壁上设有沿着玻璃筒高度方向的刻度尺，所述水平板上设有秒表。

本实用新型在实际使用时，在所述玻璃筒内部的上透水石与下透水石之间填充有粗粒料。

为了便于对导管中进出水开关的控制，所述导管上设有阀门，所述阀门位于靠近玻璃筒底部位置。

为了便于对玻璃筒进行清洗，所述水平板可旋转运动安装于左右两个竖杆之间，在其中一个竖杆上设有旋钮，所述旋钮用于控制水平板的旋转运动。

作为优选，所述水平板的玻璃筒安装孔直径与玻璃筒外径相同，所述水平板的长度为56.3cm；所述竖杆高度为113.8cm。

作为优选，所述底座的横截面为边长100cm的正方形，所述底座的厚度为13.2cm，所述底座由实木材料制造；所述透水石为圆柱体形状，透水石的厚度为1.7cm，透水石的直径与玻璃筒内径相同。

一种粗粒料渗透系数测试方法，包括粗粒料渗透系数测试装置，其方法步骤如下：

A、在所述玻璃筒的筒内底部放置下透水石，再向玻璃筒内部倒入填充粗粒料，并压实粗粒料，通过刻度尺控制粗粒料的压实度，并保证压实后的粗粒料上表面平整，然后在粗粒料上表面上覆盖上透水石；

B、向水箱中灌满水，让秒表读数归零，试验开始时，打开导管上的阀门，观测玻璃筒中上透水石表面的出水情况；待玻璃筒中上透水石的出水均匀后，通过刻度尺读取玻璃筒内部的初始水面高度值H₀，然后启动秒表，当秒表到达时间T时，通过刻度尺读取玻璃筒内部的水面高度值H₁，则秒表观测时间T内的渗出水量高度H＝H₁-H₀,则计算出粗粒料在步骤A相应压实度情况下的渗透系数K＝(H₁-H₀)/T；

C、试验完成后，关闭导管上的阀门，然后通过旋钮旋转玻璃筒到合适的角度位置，从玻璃筒中取出上透水石，并用铲子及毛刷清洗掉玻璃筒内的粗粒料，确保玻璃筒内壁上没有附着物，以备进行下次试验。

本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型通过玻璃筒外壁的刻度尺量取粗粒料的高度，进而控制粗粒料的压实度；水箱通过导管为玻璃筒提供测试所需水量，在测试过程中，刻度尺还可以测量出一定时间内上透水石表面渗出的水量，进而计算并测试出粗粒料的渗透系数。

(2)本实用新型通过旋钮控制玻璃筒旋转运动，方便试验完成后对玻璃筒的清洗。本实用新型实现了一定压实度粗粒料渗透系数快速高效测量的目的，从而为粗粒料渗透特性研究提供了依据，具有重要的科研意义，并且结构简单，加工成本低，易于在生产和教学中推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，附图中的附图标记所对应的名称为：

1－刻度尺，2－秒表，3－水平板，4－粗粒料，5－竖杆，6－底座，7－透水石，8－阀门，9－旋钮，10－玻璃筒，11－水箱，12－导管。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明：

实施例

如图1所示，一种粗粒料渗透系数测试装置，包括玻璃筒10、水箱11、底座6，底座6顶部平行设有左右两个竖杆5，左右两个竖杆5用于固定水平板3及其上的玻璃筒10等部件。左右两个竖杆5之间安装有水平板3，水平板3中心设有玻璃筒安装孔，该有玻璃筒安装孔用于安装固定玻璃筒10，玻璃筒10下端穿过玻璃筒安装孔，并且玻璃筒10中部固定于水平板3的玻璃筒安装孔处。水箱11底部连通设有导管12，导管12的出水管口与玻璃筒10底部可拆卸式密闭连通，当玻璃筒10需要水箱11供水时，将导管12与玻璃筒10密闭连通，当玻璃筒10不需要水箱11供水时，将导管12从玻璃筒10底部拆卸下来；为了加速导管12中水进入到玻璃筒10中，可以在导管12上安装抽水泵。玻璃筒10的筒内设有两个透水石7，两个透水石7包括上透水石和下透水石，在玻璃筒10内部的上透水石与下透水石之间填充有粗粒料4。下透水石可以防止玻璃筒10中的粗粒料颗粒进入导管12中，引起导管内水流堵塞。玻璃筒10的筒壁上设有沿着玻璃筒10高度方向的刻度尺1，刻度尺1用于控制粗粒料4的压实度；刻度尺1可以粘附于玻璃筒10左表面，刻度尺1用于量取压实粗粒料4的高度，进而控制其压实度，在测量阶段用于量取一定时间内上透水石7表面渗出的水量，进而换算为渗透系数。水平板3上设有秒表2，秒表2用于记录时间；秒表2可以固定于水平板3左侧，秒表2用于计时，秒表2计时开始前调零。

如图1所示，导管12上设有阀门8，阀门8位于靠近玻璃筒10底部位置，通过阀门8可以控制导管12是否向玻璃筒10内通入水量。

如图1所示，水平板3可旋转运动安装于左右两个竖杆5之间，在其中一个竖杆5上设有旋钮9，旋钮9用于控制水平板3的旋转运动。通过旋钮9旋转水平板3运动，可以让水平板3水平放置或者倾斜放置，由于玻璃筒10安装于水平板3上，这样玻璃筒10就可以通过旋钮9进行竖直放置或倾斜放置，当玻璃筒10倾斜时，可以非常方便地实现对玻璃筒10内部附着物的清洗。

本实施例优选水平板3的玻璃筒安装孔直径与玻璃筒10外径相同，这样玻璃筒10过盈配合安装于水平板3的玻璃筒安装孔中。本实施例水平板3的长度为56.3cm，竖杆5高度为113.8cm。玻璃筒10的直径为18cm，高度为120cm，玻璃筒10用于放置及成型一定压实度的粗粒料；底座6的横截面为边长100cm的正方形，底座6的厚度为13.2cm，底座6由实木材料制造，底座6的重量较大，底座6用于支撑固定以上所有部件。透水石7为圆柱体形状，透水石7的厚度为1.7cm，透水石7的直径与玻璃筒10内径相同。

这种粗粒料渗透系数测试装置通过在玻璃筒10外壁粘附设置刻度尺1，并利用旋钮9的布设方便清洗以备下次试验，实现了一定压实度粗粒料渗透系数快速高效测量的目的，从而为粗粒料渗透特性研究提供依据，具有重要的科研意义，并且结构简单，加工成本低，易于在生产和教学中推广应用。

一种粗粒料渗透系数测试方法，包括粗粒料渗透系数测试装置，其方法步骤如下：

A、在玻璃筒10的筒内底部放置下透水石，再向玻璃筒10内部倒入填充粗粒料4，并压实粗粒料4，压实操作可以通过压实锤进行。通过刻度尺1控制粗粒料4的压实度，具体如下：向玻璃筒10内部倒入填充粗粒料4，通过刻度尺1记录粗粒料4未压实前的初始高度值h₀，然后通过压实锤对玻璃筒10中的粗粒料4进行压实操作后，通过刻度尺1记录粗粒料4的压实后高度值h₁，粗粒料4的压实度可以通过(h₀-h₁)来测定；当对粗粒料4进行压实时，可以先根据压实度的取值，并根据刻度尺1对粗粒料4高度的测量来精确控制粗粒料4的压实度。本实用新型保证压实后的粗粒料4上表面平整，然后在粗粒料4上表面上覆盖上透水石。

B、向水箱11中灌满水，让秒表2读数归零。试验开始时，打开导管12上的阀门8，观测玻璃筒10中上透水石表面的出水情况。待玻璃筒10中上透水石的出水均匀后(即玻璃筒10中上透水石的出水速度不变时)，通过刻度尺1读取玻璃筒10内部的初始水面高度值H₀，然后启动秒表2，当秒表2到达时间T时，通过刻度尺1读取玻璃筒10内部的水面高度值H₁，则秒表2观测时间T内的渗出水量高度H＝H₁-H₀,则计算出粗粒料4在步骤A相应压实度情况下的渗透系数K＝H₁-H₀/T。

C、试验完成后，关闭导管12上的阀门8，然后通过旋钮9旋转玻璃筒10到合适的角度位置，从玻璃筒10中取出上透水石，并用铲子及毛刷清洗掉玻璃筒10内的粗粒料4，确保玻璃筒10内壁上没有附着物，以备进行下次试验。

上述实施方式只是本实用新型的一个优选实施例，并不是用来限制本实用新型的实施与权利范围的，凡依据本实用新型申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和近似替换，均应落在本实用新型的保护范围内。