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] 本实用新型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。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型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，本实用新型具有以下有益效果：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实用新型，下面将结合附图对实施例作简单的介绍。
[0009] 图1是本实用新型的结构示意图；
[0010] 图2是本实用新型中渗透容器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011] 为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下 面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述。
[0012] 实施例1
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 实施例2
[0017] 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：
[0018] 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；
[0019] 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；
[0020] 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；
[0021] 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；
[0022] 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 头渗透实验的计算按以下公式：
【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】本实用新型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)。本实用新型设计结构巧妙、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】CN204514767
【申请号】CN201520167673
【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7月29日
【申请日】2015年3月24日