一种用于粗颗粒土渗透变形试验的试验仪的制作方法

1.本实用新型涉及水利水电施工装置技术领域，更具体地说，它涉及一种用于粗颗粒土渗透变形试验的试验仪。


背景技术：

2.土中孔隙相互连通时可形成透水通道。虽然这些通道很不规则，且往往很狭窄，但水可以靠其重力沿着这些通道在土中流动。水在土孔隙通道中流动的现象，叫做水的渗流；土可以被水透过的性质，称为土的渗透性或透水性，它是土的力学性质之一。土的渗透系数是评定土渗透性大小的参数，土的渗透系数越大，则透水性越强；反之，则越弱。
3.室内试验测定土的渗透系数的理论依据：通过测定土试样横截面a的渗流流量q或流速v，单位流程的水头损失即水力梯度i，由达西定律v＝ki反算得出土的渗透系数k。各类规范均规定的室内测定粗粒土渗透系数的方法均是采用常水头渗透试验，即：在试样筒内分层制备试样，将试样制好并注水饱和后，继续对试样进行恒压注水(施加常水头)；然后读取测压管的水位值，渗透水量和渗透时间，由达西定律计算出土的渗透系数。
4.目前，人们在读取测压管中的水位值时，容易出现较大估读误差，导致最终实验结果的准确性偏低。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种用于粗颗粒土渗透变形试验的试验仪，解决了现有技术中人们在读取测压管中的水位值时，容易出现估读误差，导致最终实验结果准确性偏低的问题。
6.本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.一种用于粗颗粒土渗透变形试验的试验仪，包括：供水器、渗透仪、连接管、测压管、浮球传感器和显示器，所述供水器通过连接管与所述渗透仪连接；所述渗透仪通过连接管与所述测压管连接；所述浮球传感器设置于所述测压管内，用于检测测压管内水的水位值；所述显示器与浮球传感器连接，用于显示浮球传感器检测到的水位值。
8.进一步地，所述渗透仪包括仪桶、上透水板和下透水板；所述仪桶底部设置有支架，用于支撑所述仪桶；所述仪桶包括桶体和桶盖；所述桶体内自下而上依次设置下透水板和上透水板；所述下透水板与上透水板间形成容纳腔，用于放置试样；所述桶盖位于所述上透水板上方。
9.进一步地，所述桶盖上设置有活动阀，所述活动阀用于向下紧固所述上透水板。利用活动阀压紧上透水板，从而通过上透水板压实容纳腔内的试样，减小上透水板与试样之间、试样之间的缝隙，从而提高最终实验结果的准确性。
10.进一步地，所述桶体上端设置有溢水口；所述溢水口位于所述桶盖与上透水板之间。通过该溢水口，达到测量渗透流量的目的。
11.进一步地，所述供水器与渗透仪之间的连接管，连接于所述桶体的下端，位于所述
桶体底部与下透水板之间。从渗透仪的下部进水，透过下透水板的水可以更好地浸泡容纳腔内的试样，更好地模拟试样的渗透性，从而进一步提高最终实验结果的准确性。
12.进一步地，所述下透水板与桶体底部间设置有斜透水板；所述斜透水板上端设置有排气孔。自供水器过来的水，在进入容纳腔前，进过下透水板时，通过排气孔减小水中含气，从而进一步提高最终实验结果的准确性。
13.进一步地，所述桶体下方设置有排污阀。排污阀设置在桶体的底部，在实验结束后，能够更好地清洁该渗透仪，从而减少渗透仪内部的残留，进而减小对下次实验造成的误差影响，有利于提高下次实验最终实验结果的准确性。
14.进一步地，所述桶体自下而上等距设置有4根管头，其中，第一根管头位于所述桶体底部与下透水板之间，第二根管头位于上透水板与下透水板之间，第三根管头位于第二根管头与上透水板之间，第四根管头位于上透水板与溢水口之间；所述第一根管头、第二根管头、第三根管头、第四根管头上均连接有排气管和连接管，该连接管上均连通有测压管，所述连接管上设置有测压开关；第三端连接有排气管，所述排气管上设置有排气阀。通过排气管，可以减少在实验过程中，来自上透水板与桶盖之间、连接管内和测压管内的空气，从而减小空气对实验结果造成误差，进而提高最终实验结果的准确性。
15.进一步地，所述下透水板上、上透水板下与管头的第一端均设置有透水型无纺布。减小试样从上透水板、下透水板和管头出泄露出容纳腔，从而减小因试样丢失对实验结果造成的误差，进而提高最终实验结果的准确性。
16.进一步地，所述供水器包括供水桶、用于升降供水桶的升降组件；所述供水桶底部连接有供水管、溢水管和用于连通渗透仪的连接管。
17.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
18.一种用于粗颗粒土渗透变形试验的试验仪，包括：供水器、渗透仪、连接管、测压管、浮球传感器和显示器，供水器通过连接管与渗透仪连接，渗透仪通过连接管与测压管连接，测压管内设置有浮球传感器，浮球传感器与显示器电性连接或者无线连接，当供水器供水给渗透仪后，渗透仪内完成对粗颗粒土渗透后的水通过连接管进入测压管，此时，浮球传感器准确检测到测压管内水的水位值，并将检测到的水位值输出给显示器，显示器显示出水位值。通过该结构，达到了实时显示测量结果，且测量值更准确，减小读数误差，提高最终实验结果准确性的目的。
附图说明
19.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
20.图1为本实用新型实施例中一种用于粗颗粒土渗透变形试验的试验仪的结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例中一种用于粗颗粒土渗透变形试验的试验仪的渗透仪主视结构示意图；
22.图3为图2所示渗透仪剖视结构示意图；
23.图4为本实用新型实施例中一种用于粗颗粒土渗透变形试验的试验仪的测压管主视结构示意图；
24.图5为图4中所示测压管剖视结构示意图。
25.附图中标记及对应的零部件名称：
26.1-供水器；11-溢水管；12-滑轮；13-供水管；14-绞车；15-小钢丝绳；16-供水桶；
27.2-渗透仪；20-排污阀；21-上透水板；22-下透水板；23-桶体；24-桶盖；25-容纳腔；26-活动阀；27-溢水口；28-斜透水板；
28.3-连接管；31-测压开关；32-排气管；33-排气阀；
29.4-测压管；5-浮球传感器；6-显示器；
30.7-管头；71-第一根管头；72-第二根管头；73-第三根管头；74-第四根管头；
31.8-透水型无纺布。
具体实施方式
32.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
33.实施例：一种用于粗颗粒土渗透变形试验的试验仪，包括：供水器1、渗透仪2、连接管3、测压管4、浮球传感器5和显示器6。
34.其中，供水器1通过连接管3与渗透仪2连接在一起，渗透仪2通过连接管3与测压管4连接在一起，在测压管4的内部放置有浮球传感器5，浮球传感器5通过a/d转换器与显示器6电性连接。供水器1通过连接管3供给水给渗透仪2，通过渗透仪2和水对渗透仪2内的试样完成渗透后，渗透后的水通过连接管3进入到测压管4内，此时测压管4内的浮球传感器5检测到测压管4内的水后，检测出当前水位值，并将检测到的水位值输出给显示器6，显示器6在接收到浮球传感器5检测到的水位值后，将水位值结果显示在显示器6，人们通过观看显示器6的显示结果，能够准确得到当前水位值。在实际使用过程中，测试管的高度可达5m之高，在人们对测试管中的水位值进行读取时，需要借助高梯子进行，在高梯子与测试管之间存在一定距离，因此在读数过程中存在较大的估读误差，同时，在人们攀爬的过程中存在一定的坠落风险，且需要耗费较长的爬梯读数时间，造成成本浪费。通过本实用新型提供的粗颗粒土渗透变形试验的试验仪，利用浮球传感器5检测测压管4内的水位值，可达到减小估读误差，提高最终实验结果准确性的目的。同时，利用显示器6实时显示浮球传感器5检测到的水位值，达到了方便人们读取当前水位值的目的。且人们可以根据需要对显示器6的位置进行调整，达到减小攀爬时间，以及攀爬过程中坠落风险的目的。
35.本实施例的一种可选实施方式：上述渗透仪2包括仪桶、上透水板21和下透水板22。在仪桶的底部焊接固定或者螺接固定有支架，通过该支架使仪桶的底部与地面之间存在较大空间。其中，仪桶分为桶体23和桶盖24，在桶体23内自下而上设置有下透水板22和上透水板21，上透水板21和下透水板22套接在桶体23内，套接在桶体23内的上透水板21和下透水板22之间形成容纳腔25，在进行实验过程中，试样放置于容纳腔25内。在实际使用时，先将下透水板22自桶体23的上部放入后，再将试样多次放入桶体23内，每次放入试样后，都需要将放入的试样击实并刮平试样顶面，达到了减小试样间的空隙，提高最终实验结果准确性的目的。其中，桶体23的内径与试样中最大粒径之比不小于5，桶体23的高度不小于试样中最大粒径。在试样完全放入后，将上透水板21压合在试样顶面，在上透水板21上放上密
封胶绳和上压环，最后盖上桶盖24，并通过螺接固定的方式将桶盖24固定在桶体23上。
36.本实施例的一种可选实施方式：在上述桶盖24上设置有活动阀26。在将桶盖24螺接固定在桶体23上后，通过拧动活动阀26，使活动阀26的底部逐渐靠近上透水板21，最终抵接在上透水板21上。通过该活动阀26，将上透水板21平抵在试样顶面，在进行实验时，能够有效减小上透水板21与试样之间的间隙，同时也能更好地压实试样，进而减小上透水板21与试样之间的间隙内、试样之间的间隙内存在的空气量，达到了减小空气对实验结果造成的误差，提高最终实验结果准确性的目的。
37.本实施例的一种可选实施方式：在上述桶体23的上端设置有溢水口27，该溢水口27处于桶盖24和上透水板21之间，通过该溢水口27达到测量渗透流量的目的。
38.本实施例的一种可选实施方式：上述供水器1与渗透仪2相连的连接管3，连接在渗透仪2的桶体23的下端，位于桶体23底部与下透水板22之间。从供水器1供出的水，自渗透仪2的下部进入桶体23的底部和下透水板22之间，随着水量的增多，水自下透水板22之间进入容纳腔25内，将试样从底部开始至试样顶面全部浸透。通过该方式，可以更好地浸泡容纳腔25内的试样，更好地模拟试样的渗透性，从而达到进一步提高最终实验结果准确性的目的。
39.本实施例的一种可选实施方式：在上述放入下透水板22之前，还放置有斜透水板28，坡度为1：1-1：1.5，该斜透水板28的上端设置有排气孔，通过该排气孔排除从供水器1的过来的水中含气。通过该方式，达到减少进入容纳腔25内的水中含气量，进而进一步提高最终实验结果准确性的目的。
40.本实施例的一种可选实施方式：在上述桶体23的下方设置有排污阀20。排污阀20设置在桶体23的底部，在实验结束后，从渗透仪2的上部冲洗渗透仪2内部器件，清洗后的废液能够更好地通过底部的排污阀20从渗透仪2的内部流出。通过该排污阀20结合冲洗的方式，能够更好地清洁该渗透仪2内部，从而减少渗透仪2内部的残留，进而减小对下次实验造成的误差影响，有利于提高下次实验最终实验结果的准确性。
41.本实施例的一种可选实施方式：该用于粗颗粒土渗透变形试验的试验仪还包括三通管头7，管头7的第一端与桶体23连接，第二端连接有排气管32，第三端连接有连接管3，连接管3上设置有测压开关31，排气管32上设置有排气阀33。在上述桶体23上自下而上等距设置有4根管头7，其中，第一根管头71位于桶体23底部与下透水板22之间，在进行实验时，关闭第二根管头72、第三根管头73、第四根管头74上的排气阀33和测压开关31后，打开第一根管头71上排气管32上的排气阀33，并关闭第一根管头71上连接管3的测压开关31，然后打开供水器1向桶体23内供入水，达到排出桶体23底部与下透水板22之间空气的目的。第二根管头72位于上透水板21与下透水板22之间，在排出桶体23底部与下透水板22之间的空气后，关闭第一根管头71、第三根管头73、第三根管头74上的排气阀33和测压开关31后，打开第二根管头72上排气管32上的排气阀33，并关闭第二根管头72上连接管3的测压开关31，然后通过供水器1继续向桶体23内供入水，直至淹没容纳腔25内试样的下层，浸泡一段时间，达到排出容纳腔25内下层试样之间空气的目的。第三根管头73位于第二根管头72与上透水板21之间，在排出容纳腔25内下层试样之间的空气后，关闭第一根管头71、第二根管头72、第四根管头74上的排气阀33和测压开关31后，打开第三根管头73上排气管32上的排气阀33，并关闭第三根管头73上连接管3的测压开关31，然后通过供水器1继续向桶体23内供入水，直至淹没容纳腔25内试样的上层，浸泡一段时间，达到排出容纳腔25内上层试样之间空气的
目的。第四根管头74位于上透水板21与溢水口27之间，在排出容纳腔25内上层试样之间的空气后，关闭第一根管头71、第二根管头72、第三根管头73上的排气阀33和测压开关31后，打开第四根管头74上排气管32上的排气阀33，并关闭第四根管头74上连接管3的测压开关31，然后通过供水器1继续向桶体23内供入水，达到上透水板21与桶盖24之间空气的目的。通过排气管32，可以在实验过程中，减少来自渗透仪2内部以及试样之间的空气，从而减小空气对实验结果造成误差，进而提高最终实验结果的准确性。
42.本实施例的一种可选实施方式：在上述下透水板22的上方、上透水板21的上方以及管头7与渗透仪2连接的一端的端口上均设置有透水型无纺布8，其中透水型无纺布8的厚度为0.5mm，有效减少试样中直径较小的从下透水板22和上透水板21掉落出容纳腔25，以及从管头7的端口出进入连接管3，甚至进入测压管4内。通过该透水型无纺布8减小容纳腔25内试样丢失量，从而减小因容纳腔25内试样丢失对实验结果造成误差，达到进一步提高最终实验结果准确性的目的。
43.本实施例的一种可选实施方式：上述供水器1包括供水桶16和升降组件，在供水桶16的底部连接有供水管13、溢水管11和用于连通渗透仪2的连接管3。其中，可选地升降组件可以有液压升降机代替，或者通过其他可以升降的结构代替。优选地，升降组件包括滑轮12、小钢丝绳15和绞车14。在高于5米的地方安装供水桶16支架并装滑轮12，用小钢丝绳15经过滑轮12挂起供水桶16(供水桶16底面必须高于5米，保证水头高度压力)在距离地面1米的地方，用膨胀螺钉安装固定绞车14。将小钢丝绳15压在绞车14的滚筒上。另一端连接供水桶16，摇动绞车14可以升降供水桶16。摇动绞车14每一格吊桶升高1cm。将供水桶16的供水管13连接到水源上，再将供水桶16的溢水管11(桶内最高的一根水管)连接到地面的水沟，有利于溢水排向水沟。由自来水供给水流，专门的供水桶16溢流控制水头压力、用绞车14来调整供水桶16高度改变水头压力。通过该结构，通过便捷控制水头压力，达到进一步提高最终实验结果准确性的目的。
44.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。