一种基于水基荧光剂稀释法的岩土体渗透系数测定装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于水基荧光剂稀释法的岩土体渗透系数测定装置及方法，它包括供液箱，供液箱的底部连接有进水管，进水管上安装有止水阀，进水管的正下方放置有机玻璃筒，有机玻璃筒内部填充待测岩土试样，待测岩土试样的顶层设有砾石层，底层设有透水纱网和钢丝滤网；有机玻璃筒的底部对称设置有排气装置；所述机玻璃筒的底部设置有荧光剂投放装置，荧光剂投放装置通过数据采集器与荧光探测仪控制终端相连；所述荧光剂投放装置与荧光检测子系统相连；所述有机玻璃筒的外部设置有温控系统；所述有机玻璃筒的底部设置有出液管，出液管的正下方设置有盛液槽。通过测定荧光剂浓度来直接得出渗流速度，其中荧光浓度通过荧光检测子系统实现。
【专利说明】
一种基于水基荧光剂稀释法的岩土体渗透系数测定装置及 方法
技术领域
[0001] 本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种实验室量测岩土体试样渗透系数的 装置及方法。
【背景技术】
[0002] 岩土体渗流是影响边坡基坑、库岸堤坝稳定性不可忽视因素，因此通过试验获得 准确的土体渗透性参数具有重要工程意义及科研价值。法国科学家Darcy通过大量实验， 1856年提出水在土体中的渗透规律一一达西定律。达西渗流仪作为测量渗透系数常规仪 器，用常水头试验测定粗粒土渗透系数，变水头渗透试验测定细粒土渗透系数，采用加荷渗 透试验法测定粘性土渗透系数。常规达西渗流只能测单一性质土体渗透率，且无法模拟复 杂环境下岩土体的渗流过程，测量精度也有待提高。
[0003] 土体的渗透系数与土的粒度及矿物成分，土的结构构造，水的粘滞度，以及土粒结 合水膜厚度有关。渗透系数是反映土体渗透能力的一个重要指标，如何精确测定岩土体在 不同渗流工况条件下的渗透系数，是土工试验者长期研究的热点话题。针对常规达西渗流 仪对不同性质岩土体需采用不同设备，科研工作者提出大量能模拟不同渗流工况的渗流试 验仪，其结构较常规渗流仪复杂，所采用原理大同小异。通过土体渗透容器外壁设测压管， 测定渗流稳定时测压管水头，渗透水量通过量筒量取体积，进而推算土体渗透系数。受空气 温湿度的影响，测压管及量筒中水分在试验过程中会蒸发。土的渗透系数范围在H^cm/s~ l(T 9Cm/S之间，对于渗透性很低的土，采用常规方法受水分蒸发影响测得渗透系数误差较 大，且属于系统误差，不可消除。
【发明内容】
[0004] 本装置的目的是为克服上述现有技术的不足，目的在于提供一种基于水基荧光剂 稀释法的岩土体渗透系数测定装置及方法。Moser在1957年提出单孔点稀释法，建立了渗流 稀释过程中荧光剂浓度与渗透流速之间的关系：
，通过测定荧光剂浓度来直 接得出渗流速度，其中荧光浓度通过荧光检测子系统实现。
[0005] 荧光剂受能量较高的特定波长光激发，发射出波长比激发光波长较长的荧光，且 荧光强度与荧光剂浓度满足朗伯--比尔定律。根据这一原理，选取的水基荧光剂luyor-6200具有性质稳定、无毒可降解，易检测灵敏度高的特点，建立一套可以根据荧光剂浓度实 时测定岩土体渗透流速的系统。
[0006] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为:一种基于水基荧光剂稀释法的岩 土体渗透系数测定装置，它包括供液箱，供液箱的底部连接有进水管，进水管上安装有止水 阀，进水管的正下方放置有机玻璃筒，有机玻璃筒内部填充待测岩土试样，所述待测岩土试 样的顶层设有砾石层，底层设有透水纱网和钢丝滤网；所述有机玻璃筒的底部对称设置有 排气装置;所述机玻璃筒的底部设置有荧光剂投放装置，荧光剂投放装置通过数据采集器 与荧光探测仪控制终端相连;所述荧光剂投放装置与荧光检测子系统相连;所述有机玻璃 筒的外部设置有温控系统;所述有机玻璃筒的底部设置有出液管，出液管的正下方设置有 盛液槽。
[0007] 所述排气装置包括排气管，排气管上安装有排气阀。
[0008] 所述荧光剂投放装置包括荧光剂自动投放控制器和荧光剂搅拌器;所述荧光剂自 动投放控制器与荧光剂注射器相连控制荧光稀释剂的注射量;所述荧光剂搅拌器包括搅拌 动力装置，搅拌动力装置的输出轴安装有搅拌臂控速器，搅拌臂控制器的输出轴上安装有 搅拌臂。
[0009] 所述荧光检测子系统包括紫外led灯，紫外led灯设置在支撑细柱的头部，所述紫 外led灯的电源线设置在绝缘线槽内部，所述支撑细柱的尾部设置有光敏电阻，支撑细柱内 部从其头部到尾部的中间段依次安装有凹透镜、凸透镜和窄带滤光片;所述凹透镜和凸透 镜之间的支撑细柱上加工有进水孔，方便荧光液进入。
[0010]所述温控系统包括温度传感器、压缩机和传热管，所述温度传感器采用Ptioo铂电 阻用于检测温度;所述压缩机和传热管用于对温控箱内温度进行调节;所述温度传感器与 主控芯片相连，所述主控芯片采用单片机STM32;所述主控芯片通过RS232通信协议实现下 位机与计算机的通信，所述PtlOO铂电阻和XTR105组合转化为稳定的模拟信号量，所述模拟 信号量将通过AD7705转变为数字量输入主控芯片，主控芯片通过计算就得到当前温度的 值;主控芯片经过PID算法，计算出需要输出电流大小，写到MAX538芯片中，MAX538芯片将数 字量转化为模拟量输入XTR110，从而得到稳定的电流输出，控制压缩机和传热管，达到调节 实验温度目的。
[0011] 所述荧光稀释剂采用水基荧光剂luyor-6200具有性质稳定、无毒可降解，易检测 灵敏度高的特点。
[0012] 采用项岩土体渗透系数测定装置进行岩土体渗透系数测定方法，它包括以下步 骤：
[0013] 1)开启供液箱底部进水管上的止水阀，控制止水阀的开度进而控制水流速度和水 流量，向有机玻璃筒内部缓慢供水，同时开启温控系统使有机玻璃筒处于恒定温度环境下 进行试验；
[0014] 2)从进水管流出的水首先经过砾石层，流经待测岩土样下渗，通过钢丝滤网和透 水纱网防止岩体颗粒随渗水落入有机玻璃筒底部，同时开启排气阀通过排气管进行排气；
[0015] 3)待测岩土试验均匀充满水后，通过荧光剂投放装置向有机玻璃筒底部注入适量 9?光稀释剂；
[0016] 4)荧光稀释剂均匀混合于有机玻璃筒底部后，通过荧光探测仪控制终端打开荧光 检测子系统，此时关闭进水管上部止水阀；同时，在钢丝滤网下部的有机玻璃筒部分用锡箱 纸包裹，防止外界光线的干扰；
[0017] 5)开启紫外led灯，通电之后发射出365nm的紫外光，通过凹透镜将发散点光源转 换为平行光，照射凸透镜与凹透镜之间的荧光溶液，激发荧光剂发出波长为550nm的荧光， 凸透镜将平行光源汇聚为点光源，照射在窄带滤光片上，过滤其它杂光仅通过550nm的荧 光，荧光照射在光敏电阻上，荧光强度转换为光电流，荧光探测仪控制终端9通过微电流检 测装置对微弱光电流进行放大，通过A/D转换装置将电信号转换为数字信号；
[0018] 6)荧光检测子系统各个部件预热2min后，打开进水口上的止水阀，同时打开出液 管上的止水阀，水经过待测土样不断下渗，有机玻璃筒底部荧光剂被不断稀释，通过数据采 集器实时读取并存储记录荧光剂浓度值，在终端进行数据处理即可测定待测岩土样的渗透 流速；
[0019] 所述步骤3)中荧光剂投放操作方法为，通过荧光剂自动投放控制器推动荧光剂注 射器按照操作命令定量按时投放荧光稀释剂进入下部空腔，通过荧光剂搅拌器将注射的荧 光稀释剂快速均匀混合于底部渗流液中，其中搅拌臂低速搅拌2~3min，然后关闭荧光剂搅 拌器。
[0020] 所述步骤6)渗透流速的计算过程为：
[0021] 根据光电流强度I与荧光剂浓度C成正比，所以有：
[0023]再根据单孔点稀释模型，荧光剂浓度c与渗透流速v之间的关系：
[0025]由和可得渗流速度v与光电流强度I之间的关系为：
[0027]其中：α为反滤层修正系数，若反滤层透水性远远大于待测岩土样可取值为l;r为 有机玻璃圆筒的半径;t为实验中荧光剂不断稀释所用时间。
[0028]本发明的优点与有益效果在于：
[0029] 1.本荧光岩土体渗流检测装置检测灵敏度高，光电元件能高区分度捕捉荧光浓度 微小变化量，引起的荧光强度变化，其精测精度可以达到〇. 〇〇〇lug/ml，因此可以通过微小 浓度变化来精确测量岩土体渗流系数，测量方法与常规渗流仪器截然不同。
[0030] 2.所采用的荧光剂luyor-6200具有性质稳定、无毒可降解，易检测灵敏度高的特 点。实验中荧光剂溶液浓度非常低，其体积比为〇. 1%。~〇. 25%。，荧光剂耗用小，价格低廉。 荧光剂不局限于一种，只要满足高度水溶性，无毒可自然降解，激发波长与荧光波长相差 大，性质稳定这几个条件，均可为实验检测所用。
[0031] 3.仪器体积小，高度自动化，操作方便。
[0032] 4.紫外led灯能够发出特定365nm的紫外光，通过凹透镜将发散点光源转换为平行 光，照射凸透镜与凹透镜之间的荧光溶液，激发荧光剂发出波长为550nm的荧光，凸透镜将 平行光源汇聚为点光源，照射在窄带滤光片上，过滤其它杂光仅通过550nm的荧光，荧光照 射在光敏电阻上，荧光强度转换为光电流，荧光探测仪控制终端9通过微电流检测装置对微 弱光电流进行放大，通过A/D转换装置将电信号转换为数字信号，通过上述光照系统能够将 光信号转化为电信号，进而检测有机玻璃筒内部的荧光液浓度变化。
[0033] 5.为了便于实验观察，盛样有机玻璃筒透明，但在实验过程中，用锡箱纸严密包裹 圆筒外壁下部空腔部分，荧光检测子系统启动后，可以避免外界光线干扰。
[0034] 6.通过光敏电阻能够将光信号转化为电信号，进而检测到溶液浓度的变化，最终 实现渗透系数的测定。
[0035] 7.渗流稳定后，向圆筒底部中加入一定浓度的水基荧光剂，在不断流经岩土体的 渗水稀释下，通过光电流检测系统捕捉微小浓度变化，根据传统点稀释模型，可以较为准确 的测定岩土体渗水流速，进而得到试样的渗透系数。
[0036] 8 ·实验发现，luyor-6200在一定浓度(体积比为0 · 1%。~0 · 25%。)时，检测到的光电 流与浓度成正比。通过向装置中加入一定浓度的荧光剂，在不断流经岩土体的渗水稀释下， 通过光电流检测系统捕捉微小浓度变化，根据传统点稀释模型，可以较为准确的测定岩土 体渗水流速。
【附图说明】
[0037] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0038] 图1是本发明提供的岩土体试样渗透系数量测装置示意图。
[0039] 图2是本发明提供的荧光检测系统细部结构示意图。
[0040] 图3是本发明提供的渗透系数量测系统反滤部件结构示意图。
[0041] 图4是本发明提供的荧光检测系统原理简图。
[0042] 图5是实验测得水基荧光剂的浓度与光电流关系曲线。
[0043]图中：供液箱1，进水管2,止水阀3,温控系统4,有机玻璃筒5,砾石层6,待测岩土试 样7，钢丝滤网8，荧光探测仪控制终端9，数据采集器10，荧光剂投放装置11，荧光检测子系 统12，出液管13，盛液槽14，搅拌动力装置15，搅拌臂控速器16，搅拌臂17，荧光剂自动投放 控制器18，荧光剂注射器19，荧光稀释剂20，绝缘线槽21，紫外led灯22，凹透镜23，支撑细柱 24，凸透镜25，窄带滤光片26，光敏电阻27，透水纱网28，排气阀29，排气管30。
【具体实施方式】
[0044]下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
[0045] 实施例1:
[0046] 如图1-4所示，一种基于水基荧光剂稀释法的岩土体渗透系数测定装置，它包括供 液箱1，供液箱1的底部连接有进水管2,进水管2上安装有止水阀3,进水管2的正下方放置有 机玻璃筒5,有机玻璃筒5内部填充待测岩土试样7,所述待测岩土试样7的顶层设有砾石层 6，底层设有透水纱网28和钢丝滤网8;所述有机玻璃筒5的底部对称设置有排气装置;所述 机玻璃筒5的底部设置有荧光剂投放装置11，荧光剂投放装置11通过数据采集器10与荧光 探测仪控制终端9相连;所述荧光剂投放装置11与荧光检测子系统12相连;所述有机玻璃筒 5的外部设置有温控系统4;所述有机玻璃筒5的底部设置有出液管13,出液管13的正下方设 置有盛液槽14。
[0047]进一步的，通过有机玻璃筒5对待测岩土试样7进行盛放，通过供液箱5能够对待测 岩土试样7进行注水作业，进而使待测岩土试样7能够进行渗透通过荧光剂投放装置11能够 向渗透液中注入一定量的荧光稀释剂20为后续的测量提供试验依据。
[0048]进一步的，所述排气装置包括排气管30,排气管30上安装有排气阀29。通过排气阀 29和排气管30能够进行排气作业。
[0049]进一步的，所述荧光剂投放装置11包括荧光剂自动投放控制器18和荧光剂搅拌 器;所述荧光剂自动投放控制器18与荧光剂注射器19相连控制荧光稀释剂20的注射量;所 述荧光剂搅拌器包括搅拌动力装置15,搅拌动力装置15的输出轴安装有搅拌臂控速器16， 搅拌臂控制器16的输出轴上安装有搅拌臂17。通过荧光剂自动投放控制器18能够向渗透液 中注入定量的荧光稀释剂20,通过搅拌臂控制器16能够使荧光剂与渗透液充分的混合。
[0050] 进一步的，所述荧光检测子系统12包括紫外led灯22,紫外led灯22设置在支撑细 柱24的头部，所述紫外led灯22的电源线设置在绝缘线槽21内部，所述支撑细柱24的尾部设 置有光敏电阻27,支撑细柱24内部从其头部到尾部的中间段依次安装有凹透镜23、凸透镜 25和窄带滤光片26;所述凹透镜23和凸透镜25之间的支撑细柱24上加工有进水孔，方便荧 光液进入。根据荧光剂受能量较高的特定波长光激发，发射出波长比激发光波长较长的荧 光，且荧光强度与荧光剂浓度满足朗伯--比尔定律。根据这一原理，选取的水基荧光剂 luyor-6200具有性质稳定、无毒可降解，易检测灵敏度高的特点，建立一套可以根据荧光剂 浓度实时测定岩土体渗透流速的系统。实验发现，luyor-6200在浓度体积比为0.1% 〇~ 0.25%。时，检测到的光电流与浓度成正比。通过向装置中加入一定浓度的荧光剂，在不断流 经岩土体的渗水稀释下，通过光电流检测系统捕捉微小浓度变化，根据传统点稀释模型，可 以较为准确的测定岩土体渗水流速。
[0051] 进一步的，所述温控系统4包括温度传感器、压缩机和传热管，所述温度传感器采 用PtlOO铂电阻用于检测温度;所述压缩机和传热管用于对温控箱内温度进行调节;所述温 度传感器与主控芯片相连，所述主控芯片采用单片机STM32;所述主控芯片通过RS232通信 协议实现下位机与计算机的通信，所述PtlOO铂电阻和XTR105组合转化为稳定的模拟信号 量，所述模拟信号量将通过AD7705转变为数字量输入主控芯片，主控芯片通过计算就得到 当前温度的值；主控芯片经过PID算法，计算出需要输出电流大小，写到MAX538芯片中， MAX538芯片将数字量转化为模拟量输入XTR110,从而得到稳定的电流输出，控制压缩机和 传热管，达到调节实验温度目的。水在土中的渗流速度与水的密度及粘滞度有关，而这两个 数值又于温度有关。不同温度条件下水的动力粘滞系数η不同，水的密度变化较小可忽略不 计。通过温控子系统4调节实验温度，可以提高试验精度。
[0052]进一步的，所述荧光稀释剂20采用水基荧光剂luyor-6200具有性质稳定、无毒可 降解，易检测灵敏度高的特点。实验中荧光剂溶液浓度非常低，荧光剂耗用小，价格低廉。荧 光剂不局限于一种，只要满足高度水溶性，无毒可自然降解，激发波长与荧光波长相差大， 性质稳定这几个条件，均可为实验检测所用。
[0053] 实施例2:
[0054]参见图4,采用项岩土体渗透系数测定装置进行岩土体渗透系数测定方法，它包括 以下步骤：
[0055] 1)开启供液箱1底部进水管2上的止水阀3,控制止水阀3的开度进而控制水流速度 和水流量，向有机玻璃筒5内部缓慢供水，同时开启温控系统4使有机玻璃筒5处于恒定温度 环境下进行试验；
[0056] 2)从进水管2流出的水首先经过砾石层6,流经待测岩土样7下渗，通过钢丝滤网8 和透水纱网28防止岩体颗粒随渗水落入有机玻璃筒5底部，同时开启排气阀29通过排气管 30进行排气；
[0057] 3)待测岩土试验7均匀充满水后，通过荧光剂投放装置11向有机玻璃筒5底部注入 适量荧光稀释剂20;
[0058] 4)荧光稀释剂20均匀混合于有机玻璃筒5底部后，通过荧光探测仪控制终端9打开 荧光检测子系统12,此时关闭进水管2上部止水阀3;同时，在钢丝滤网8下部的有机玻璃筒5 部分用锡箱纸包裹，防止外界光线的干扰；
[0059] 5)开启紫外led灯22,通电之后发射出365nm的紫外光，通过凹透镜23将发散点光 源转换为平行光，照射凸透镜25与凹透镜23之间的荧光溶液，激发荧光剂发出波长为550nm 的荧光，凸透镜25将平行光源汇聚为点光源，照射在窄带滤光片26上，过滤其它杂光仅通过 550nm的荧光，荧光照射在光敏电阻27上，荧光强度转换为光电流，荧光探测仪控制终端9通 过微电流检测装置对微弱光电流进行放大，通过A/D转换装置将电信号转换为数字信号；
[0060] 6)荧光检测子系统12各个部件预热2min后，打开进水口上的止水阀3,同时打开出 液管13上的止水阀3,水经过待测土样不断下渗，有机玻璃筒5底部荧光剂被不断稀释，通过 数据采集器实时读取并存储记录荧光剂浓度值，在终端进行数据处理即可测定待测岩土样 的渗透流速；
[0061] 所述步骤3)中荧光剂投放操作方法为，通过荧光剂自动投放控制器18推动荧光剂 注射器19按照操作命令定量按时投放荧光稀释剂20进入下部空腔，通过荧光剂搅拌器将注 射的荧光稀释剂20快速均匀混合于底部渗流液中，其中搅拌臂17低速搅拌2~3min，然后关 闭焚光剂搅拌器。
[0062] 实施例3:
[0063]如图5,实验测得luyor-6200的荧光剂浓度与光电流关系曲线如图所示，渗透流速 的计算过程为：
[0064]根据光电流强度I与荧光剂浓度c成正比，所以有：
[0066]再根据单孔点稀释模型，荧光剂浓度c与渗透流速v之间的关系：
[0068]由（1)和(2)可得渗流速度v与光电流强度I之间的关系为：
[0070] 其中：α为反滤层修正系数，若反滤层透水性远远大于待测岩土样可取值为l;r为 有机玻璃圆筒的半径;t为实验中荧光剂不断稀释所用时间。
[0071] 上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和 权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于水基荧光剂稀释法的岩土体渗透系数测定装置，其特征在于：它包括供液 箱（1)，供液箱（1)的底部连接有进水管(2)，进水管(2)上安装有止水阀（3)，进水管(2)的正 下方放置有机玻璃筒（5 )，有机玻璃筒（5)内部填充待测岩土试样（7 )，所述待测岩土试样 (7)的顶层设有砾石层(6)，底层设有透水纱网（28)和钢丝滤网（8);所述有机玻璃筒(5)的 底部对称设置有排气装置;所述机玻璃筒(5)的底部设置有荧光剂投放装置(11 )，荧光剂投 放装置（11)通过数据采集器（10)与荧光探测仪控制终端（9)相连;所述荧光剂投放装置 (11)与荧光检测子系统（12)相连;所述有机玻璃筒(5)的外部设置有温控系统(4);所述有 机玻璃筒(5)的底部设置有出液管（13)，出液管（13)的正下方设置有盛液槽(14)。2. 根据权利要求1所述的一种基于水基荧光剂稀释法的岩土体渗透系数测定装置，其 特征在于:所述排气装置包括排气管(30 )，排气管(30)上安装有排气阀（29)。3. 根据权利要求1所述的一种基于水基荧光剂稀释法的岩土体渗透系数测定装置，其 特征在于:所述荧光剂投放装置（11)包括荧光剂自动投放控制器（18)和荧光剂搅拌器;所 述荧光剂自动投放控制器（18)与荧光剂注射器（19)相连控制荧光稀释剂(20)的注射量;所 述荧光剂搅拌器包括搅拌动力装置(15)，搅拌动力装置(15)的输出轴安装有搅拌臂控速器 (16)，搅拌臂控制器(16)的输出轴上安装有搅拌臂（17)。4. 根据权利要求1所述的一种基于水基荧光剂稀释法的岩土体渗透系数测定装置，其 特征在于:所述荧光检测子系统（12)包括紫外led灯(22)，紫外led灯(22)设置在支撑细柱 (24)的头部，所述紫外led灯(22)的电源线设置在绝缘线槽(21)内部，所述支撑细柱(24)的 尾部设置有光敏电阻(27)，支撑细柱(24)内部从其头部到尾部的中间段依次安装有凹透镜 (23)、凸透镜（25)和窄带滤光片（26);所述凹透镜(23)和凸透镜(25)之间的支撑细柱(24) 上加工有进水孔，方便荧光液进入。5. 根据权利要求1所述的一种基于水基荧光剂稀释法的岩土体渗透系数测定装置，其 特征在于：所述温控系统（4)包括温度传感器、压缩机和传热管，所述温度传感器采用 PtlOO铂电阻用于检测温度;所述压缩机和传热管用于对温控箱内温度进行调节;所述温度 传感器与主控芯片相连，所述主控芯片采用单片机STM32;所述主控芯片通过RS232通信协 议实现下位机与计算机的通信，所述PtlOO铂电阻和XTR105组合转化为稳定的模拟信号量， 所述模拟信号量将通过AD7705转变为数字量输入主控芯片，主控芯片通过计算就得到当前 温度的值;主控芯片经过PID算法，计算出需要输出电流大小，写到MAX538芯片中，MAX538芯 片将数字量转化为模拟量输入XTR110，从而得到稳定的电流输出，控制压缩机和传热管，达 到调节实验温度目的。6. 根据权利要求3所述的一种基于水基荧光剂稀释法的岩土体渗透系数测定装置，其 特征在于:所述荧光稀释剂(20)采用水基荧光剂luyor-6200具有性质稳定、无毒可降解，易 检测灵敏度高的特点。7. 采用权利要求2-6任意一项岩土体渗透系数测定装置进行岩土体渗透系数测定方 法，其特征在于，它包括以下步骤： 1) 开启供液箱（1)底部进水管(2)上的止水阀（3)，控制止水阀（3)的开度进而控制水流 速度和水流量，向有机玻璃筒(5)内部缓慢供水，同时开启温控系统(4)使有机玻璃筒(5)处 于恒定温度环境下进行试验； 2) 从进水管（2)流出的水首先经过砾石层(6)，流经待测岩土样(7)下渗，通过钢丝滤网 (8)和透水纱网（28)防止岩体颗粒随渗水落入有机玻璃筒(5)底部，同时开启排气阀（29)通 过排气管(30)进行排气； 3) 待测岩土试验(7)均匀充满水后，通过荧光剂投放装置（11)向有机玻璃筒(5)底部注 入适量荧光稀释剂(20); 4) 荧光稀释剂(20)均匀混合于有机玻璃筒(5)底部后，通过荧光探测仪控制终端(9)打 开荧光检测子系统（12)，此时关闭进水管（2)上部止水阀（3);同时，在钢丝滤网（8)下部的 有机玻璃筒(5)部分用锡箱纸包裹，防止外界光线的干扰； 5) 开启紫外led灯（22)，通电之后发射出365nm的紫外光，通过凹透镜（23)将发散点光 源转换为平行光，照射凸透镜(25)与凹透镜(23)之间的荧光溶液，激发荧光剂发出波长为 550nm的荧光，凸透镜（25)将平行光源汇聚为点光源，照射在窄带滤光片（26)上，过滤其它 杂光仅通过550nm的荧光，荧光照射在光敏电阻(27)上，荧光强度转换为光电流，荧光探测 仪控制终端9通过微电流检测装置对微弱光电流进行放大，通过A/D转换装置将电信号转换 为数字信号； 6) 荧光检测子系统（12)各个部件预热2min后，打开进水口上的止水阀（3)，同时打开出 液管（13)上的止水阀（3)，水经过待测土样不断下渗，有机玻璃筒(5)底部荧光剂被不断稀 释，通过数据采集器实时读取并存储记录荧光剂浓度值，在终端进行数据处理即可测定待 测岩土样的渗透流速。8. 根据权利要求7所述的岩土体渗透系数测定方法，其特征在于:所述步骤3)中荧光剂 投放操作方法为，通过荧光剂自动投放控制器(18)推动荧光剂注射器(19)按照操作命令定 量按时投放荧光稀释剂(20)进入下部空腔，通过荧光剂搅拌器将注射的荧光稀释剂(20)快 速均匀混合于底部渗流液中，其中搅拌臂（17)低速搅拌2~3min，然后关闭荧光剂搅拌器。9. 根据权利要求7所述的岩土体渗透系数测定方法，其特征在于:所述步骤6)渗透流速 的计算过程为： 根据光电流强度I与荧光剂浓度c成正比，所以有：再根据单孔点稀释模型，荧光剂浓度c与渗透流速v之间的关系：由（1)和(2)可得渗流速度v与光电流强度I之间的关系为：其中：α为反滤层修正系数，若反滤层透水性远远大于待测岩土样可取值为l;r为有机 玻璃圆筒的半径;t为实验中荧光剂不断稀释所用时间。
【文档编号】G01N15/08GK105866001SQ201610238984
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】孟永东, 万秒, 童富果, 卢晓春
【申请人】三峡大学