一种室内冻融设备的变水头渗透实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是土壤相关的试验设备加工制造领域，具体涉及一种室内冻融设备 的变水头渗透实验装置。
【背景技术】
[0002] 土是一种由矿物颗粒构成的骨架被水和气体填充而形成的多相介质。当土体处于 负温环境时，土中的水分就会凝固成冰，即发生冻结。冻结的过程也就是冰晶的析出过程， 会使土颗粒发生位移产生冻胀。溶解时，冰融化成水，而留下的大空隙不能恢复成冻结前的 细小空隙，导致土壤容重发生变化，渗透系数增大。对于冻融作用后土渗透系数定量的分析 主要变水头渗透实验得到数据进行分析，所以，试验的结果的准确性对分析有很大的影响。 随着试验的发展，对于正冻土或者正融土渗透系数的研宄也变得十分需要，但目前还没有 一种方法可以进行测量。
[0003] 现有的技术方案：对经过冻融作用后土样进行取样，然后进行渗透实验；直接利 用小体积土样进行冻融试验，然后再转移至渗透设备中进行渗透实验。这两者都在一定程 度上对土样形成了扰动，并且土样再经过数次冻融试验后，会变得极为松软不便于取样和 转移，同时这两种方法也不能很好的兼顾其他相关实验，比如：对于小体积土样，不能做冻 融过程水分迀移和温度分布试验。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是提供一种室内冻融设备的变水头渗透实验装置，它能有效地解决背 景技术中所存在的问题。
[0005] 为了解决【背景技术】中所存在的问题，它包含渗透装置，该渗透装置包括定位支架 1，供水瓶2和变水装置3,所述的定位支架1包含分别通过低温水槽单独控制并调节温度的 上冷浴盘11和下冷浴盘12,所述的下冷浴盘12固定在底座13上，其上面固定有筒状的渗 透容器18,所述的渗透容器18内设有贴合其内壁并与之滑动配合的上冷浴盘11，该上冷浴 盘11的上面安装有与之相连的压紧装置，该压紧装置通过安装在其四周的第一连杆14固 定在底座13上，所述的上冷浴盘11上开设有出水口 15,上排气口 19和上冷却液输入口 23 以及上冷却液排出口 24,所述的下冷浴盘12上开设有进水口 16,下排气口 17和下冷却液 排出口 25以及下冷却液排出口 26,所述的进水口 16上安装有第一导管4,所述第一导管4 的另一端经过总阀7通过第二导管5和第三导管6分别与供水瓶2和变水装置3相连，所 述的第二导管5上安装有第一阀门10,所述的第三导管6上安装有第二阀门8,所述渗透容 器18的侧壁预留有数个间隙排列的孔181，该孔181内设有与之密封插接配合的各个传感 器插头。
[0006] 所述的变水装置3的一侧设有一根与之滑动调节并固定的支架31。
[0007] 由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：设计结构巧妙、简单新颖， 性能可靠，操作方便。一方面可以正常进行室内冻融过程中温度水分，冻胀融沉量试验，另 一方面，冻融试验结束后，在土样渗透系数的测定过程中，可最大程度地避免对土样产生扰 动，确保试验结果的准确性。
【附图说明】
[0008] 为了更清楚地说明本发明，下面将结合附图对实施例作简单的介绍。
[0009] 图1是本发明的结构示意图； 图2是本发明中渗透容器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0010] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将 结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0011] 实施例1 参看图1-2, 一种室内冻融设备的变水头渗透实验装置它包含渗透装置，该渗透装置包 括定位支架1，供水瓶2和变水装置3,所述的定位支架1包含分别通过低温水槽单独控制 并调节温度的上冷浴盘11和下冷浴盘12,所述的下冷浴盘12固定在底座13上，其上面固 定有筒状的渗透容器18,所述的渗透容器18内设有贴合其内壁并与之滑动配合的上冷浴 盘11，该上冷浴盘11的上面安装有与之相连的压紧装置，该压紧装置通过安装在其四周的 第一连杆14固定在底座13上，所述的上冷浴盘11上开设有出水口 15,上排气口 19和上冷 却液输入口 23以及上冷却液排出口 24,所述的下冷浴盘12上开设有进水口 16,下排气口 17和下冷却液排出口 25以及下冷却液排出口 26,所述的进水口 16上安装有第一导管4,所 述第一导管4的另一端经过总阀7通过第二导管5和第三导管6分别与供水瓶2和变水装 置3相连，所述的第二导管5上安装有第一阀门10,所述的第三导管6上安装有第二阀门 8,所述渗透容器18的侧壁预留有数个间隙排列的孔181，该孔181内设有与之密封插接配 合的各个传感器插头，使其也可以进行常规的冻融试验，包括观测冻结过程中土样内部水 分迀移，温度变化等，而这些数据的监测需要温度传感器和水分传感器插入到土体中获得， 所以预留孔181是为了将相关的传感器插探头入到土体中。
[0012] 所述的压紧装置包含位于上冷浴盘11上方的定位板9和固定板20,所述的定位 板9和固定板20之间通过第二连杆21连接固定成一体，所述定位板9的底部两侧通过第 一连杆14固定在底座13上，其中部设有与之间隙滑动配合的导向杆91，该导向杆91的底 部穿过固定板20与上冷浴盘11的中部固定连接，所述定位板9与导向杆91之间通过扣件 22连接固定，该扣件22用于冻融试验结束后固定上冷浴盘11，防止渗透实验过程中由于水 的压力造成上冷浴盘11移动的现象，从而影响实验准确性。
[0013] 所述的变水装置3的一侧设有一根与之滑动调节并固定的支架31。
[0014] 实施例2 将实施例1中所述的一种室内冻融设备的变水头渗透实验装置它包含渗透装置进行 变水头渗透实验操作，其具体的操作步骤如下： 1. 冻融试验结束后，待土样融沉结束，用扣件22固定上冷浴盘，保证渗透实验过程上 冷浴盘11不会因为水流压力产生移动； 2. 调整变水头装置3的高度使水头满足试验要求，然后关闭总阀7,打开第一阀门10 和第二阀门8,通过变水装置3对供水水位进行测试，待水位达到后，关闭第二阀门8打开总 阀7,由供水瓶2对土样a进行供水饱和，在饱和的过程中同时打开出水口 15和下排气口 17,水在进入土样a的过程中逐步排除渗透容器底部的空气，直至从出水口 15溢出的水中 无气泡，然后逐步关闭出水口 15和下排气口 17,继续供水12小时，使土样达到完全饱和状 态； 3. 在土样达到完全饱和状态后，关闭第一阀门10,打开第二阀门8通过变水装置3进 行渗透系数的测定； 4. 向变水头装置3内注入纯水，使水头升至预定高度，水头高度根据土样a结构的疏 松程度，一般不应大于2m，待水位稳定后切断水源，打开第二阀门8和总阀7,使水通过土样 a，同时打开出水口 15但有水溢出出水口 15并且水流稳定时开始测记变水头装置3的起始 水头高度和起始时间，按预定时间间隔测记水头和时间的变化，并测记出水口 15的水温； 5. 将变水头装置3中的水位变换高度，待水位稳定再进行测记水头和时间变化，重复 试验5-6次，当不同开始水头下测定的渗透系数在允许差值范围内时，结束试验；变水头渗
【主权项】
1. 一种室内冻融设备的变水头渗透实验装置，其特征在于它包含渗透装置，该渗透装 置包括定位支架（1)，供水瓶（2)和变水装置（3)，所述的定位支架（1)包含分别通过低温 水槽单独控制并调节温度的上冷浴盘（11)和下冷浴盘（12)，所述的下冷浴盘（12)固定在 底座（13)上，其上面固定有筒状的渗透容器（18)，所述的渗透容器（18)内设有贴合其内壁 并与之滑动配合的上冷浴盘（11)，该上冷浴盘（11)的上面安装有与之相连的压紧装置，该 压紧装置通过安装在其四周的第一连杆（14)固定在底座（13)上，所述的上冷浴盘（11)上 开设有出水口（15)，上排气口（19)和上冷却液输入口（23)以及上冷却液排出口（24)，所 述的下冷浴盘（12)上开设有进水口（16)，下排气口（17)和下冷却液排出口（25)以及下冷 却液排出口（26)，所述的进水口（16)上安装有第一导管（4)，所述第一导管（4)的另一端 经过总阀（7)通过第二导管（5)和第三导管（6)分别与供水瓶（2)和变水装置（3)相连， 所述的第二导管（5)上安装有第一阀门（10)，所述的第三导管（6)上安装有第二阀门（8)， 所述渗透容器（18)的侧壁预留有数个间隙排列的孔（181)，该孔（181)内设有与之密封插 接配合的各个传感器插头。
2. 根据权利要求1所述的一种室内冻融设备的变水头渗透实验装置，其特征在于所述 的变水装置（3)的一侧设有一根与之滑动调节并固定的支架（31)。
【专利摘要】本发明公开了一种室内冻融设备的变水头渗透实验装置，它包含渗透装置，该渗透装置包括定位支架(1)，供水瓶(2)和变水装置(3)，所述的定位支架(1)包含分别通过低温水槽单独控制并调节温度的上冷浴盘(11)和下冷浴盘(12)，所述的下冷浴盘(12)固定在底座(13)上，其上面固定有筒状的渗透容器(18)。本发明设计结构巧妙、简单新颖，性能可靠，操作方便。一方面可以正常进行室内冻融过程中温度水分，冻胀融沉量试验，另一方面，冻融试验结束后，在土样渗透系数的测定过程中，可最大程度地避免对土样产生扰动，确保试验结果的准确性。
【IPC分类】G01N15-08
【公开号】CN104819920
【申请号】CN201510129145
【发明人】芮大虎, 张勇, 张鹏飞, 张军, 赵洪波, 邓红园, 王启光, 谢灿荣, 王威
【申请人】河南理工大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月24日