快速测定粗粒土渗透系数的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种测定粗粒土渗透系数的装置，属于土工试验技术领域。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 粗粒土的渗透系数约为HT2?l(T4cm/s，是一种透水性较好的材料，可以通过渗透 仪渗水的方式直接测定其渗透系数，即常水头渗透测试试验：粗粒土在圆柱形的渗透仪内 分层制样饱和后，水由上部注入渗透仪，调整渗透仪下部出水口高度以施加常水头（常水 压），读取渗透仪侧壁上的两个测压管的水位差（水压差）Ah，将该水位差Ah除以两个测 压管在渗透仪侧壁上的垂直间距L得到单位流程的水头损失即水力梯度i ;同时用量筒接 取、测量出渗透仪下部出水口单位时间流出的渗透水量q，由达西定律q = k · i · A算出其 渗透系数k。（式中A为渗透仪内腔的横截面面积）。这种方法测试结果精确，在室内的实 验室测试中使用广泛。但其存在以下问题：需要专门的渗透仪，测试不方便。由于侧壁上的 两个测压管孔径小，渗透水渗入测压管缓慢、两个测压管的的水位上升至达到平衡的稳定 水位点的时间长，导致测试时间长。无法满足野外工程现场，简单、快速测定粗粒土的渗透 系数的要求。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的是提供一种快速测定粗粒土渗透系数的装置，该装置易于构 造，可快速、方便的测定粗粒土的渗透系数，尤其适合施工现场使用。
[0005] 本实用新型实现其发明目的所采取的技术方案是：一种快速测定粗粒土渗透系数 的装置，其组成是：圆柱形的且无底无盖的土样筒，土样筒置于圆形透水板上，圆形透水板 通过支撑架置于集水容器内。
[0006] 用本实用新型测定粗粒土渗透系数的操作步骤是：
[0007] a、试验准备
[0008] 将粗粒土在土样筒内分层制样、饱和，在土样筒内得到饱和的待测的粗粒土样；随 即将土样筒置于圆形透水板上，同时，圆形透水板通过支撑架置于集水容器内；
[0009] b、渗透试验
[0010] 用滴管向土样筒内的粗粒土样上表面均匀滴水，直至粗粒土样上表面形成水膜， 并通过不断滴水使水膜保持；同时，土样筒内的水不断经粗粒土样向下渗透，经圆形透水板 滴入集水容器；
[0011] C、渗透系数测定
[0012] 渗透试验进行的同时，在规定的时间t内，收集并测量集水容器内的水量；如此操 作重复进行，直至连续四次测量出的水量相互间的差值小于设定的阈值；然后，将四次测量 出的水量取平均值Q，通过k = QAA · t)，即测得粗粒土样的渗透系数k，式中：A为土样筒 内腔的横截面面积。
[0013] 进一步，本实用新型的土样筒置于圆形透水板上的方式为土样筒的底部与圆形透 水板固定连接；所述的支撑架为固定连接在圆形透水板上的三角架。
[0014] 这种部件相互固定连接的测定装置相对于部件相互分离的测定装置，制样时土样 筒会和其他部件一起移动，不够方便灵活，便携性不足；但操作时省去了组装部件的步骤， 节省了测量时间，重复性和再现性更好。
[0015] 用本实用新型测定粗粒土渗透系数的原理是：
[0016] 水在土中流动遵从水力学的能量方程，即著名的伯努利方程。根据该方程，相对于 任意确定的基准面，土中一点的总水头h为：
[0017] h = z+hw+hv
[0018] 式中：z-一位置水头，即该点与基准面的高度；
[0019] hw一一压力水头，即该点处开口测压管的液柱高度；
[0020] hv一一动水头，即该点处水垂直向上喷射到空气中所达到高度。
[0021] 动水头hv与速度平方成正比，由于水在土中渗流的速度一般很小，hv可以忽略不 计，这样，总水头h ~ z+hw。
[0022] 如果土中存在总水头差，即水头损失，则水将从总水头高处沿着土中孔隙通道向 总水头低处流动，单位流程的水头损失即为渗流水力梯度i，可按式（1)计算。
[0023]
【主权项】
1. 一种快速测定粗粒土渗透系数的装置，其组成是：圆柱形的且无底无盖的土样筒 (1)，土样筒（1)置于圆形透水板（2)上，圆形透水板（2)通过支撑架（3)置于集水容器（4) 内。
2. 根据权利要求1所述的一种快速测定粗粒土渗透系数的装置，其特征在于：所述的 土样筒（1)置于圆形透水板（2)上的方式为：土样筒（1)的底部与圆形透水板（2)固定连 接；所述的支撑架（3)为固定连接在圆形透水板（2)上的三角架。
【专利摘要】一种快速测定粗粒土渗透系数的装置,其装置的组成是：圆柱形的且无底无盖的土样筒(1)，土样筒(1)置于圆形透水板(2)上，圆形透水板(2)通过支撑架(3)置于集水容器(4)内。该装置易于构造，可快速、方便的测定出粗粒土的渗透系数，尤其适合施工现场使用。
【IPC分类】G01N15-08
【公开号】CN204314191
【申请号】CN201420836040
【发明人】罗强, 刘孟适, 梁多伟, 陈坚, 张良, 蒋良潍, 谢涛, 连继峰, 石晓旺, 薛猛
【申请人】西南交通大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月25日