筒13轴心线平行的同一直线上，差压传感器28均分别与数据采 集仪29相连，第二渗透筒13的底部设置第二透水板15,在第二透水板15上设置孔径2mm的钢 丝滤网14,第二渗透筒13与出水底盖16通过第三法兰17相连，出水底盖16通过第一出水耐 压软管20和第二三通21与出水集水箱18相连，在第一出水耐压软管20上设置第二阀门19， 第二三通21的剩余一端通过第二出水耐压软管22与激光粒度仪24相连，在第二出水耐压软 管22上设置第三阀门23,第一三通27的剩余一端通过第三进水耐压软管25与激光粒度仪24 相连，在第三进水耐压软管25设置第四阀门26。
[0023]所述的第一渗透筒11和第二渗透筒13由透明的有机玻璃制作，全长均为30cm、内 径均为19cm，第一透水板8和第二透水板15都是直径为19cm、厚度为3mm的带孔的有机玻璃 圆形板，孔径为4mm，缓冲层10为2-3cm厚的烁石层。
[0024]在第一渗透筒11和第二渗透筒13-侧渗流压力监测孔安装差压传感器28的安装 方法为:将差压传感器28的两只引压管路分别安装到相邻两个孔中，同时密封好差压传感 器28与筒身孔连接处的缝隙，并使用螺栓进行固定;并将差压传感器28另一端连接数据采 集仪29，数据采集仪29连接计算机。
[0025]利用上述土的常流速渗透堵塞试验装置进行渗透堵塞试验具体步骤为：
[0026] 一.装填试样，试样填装在渗透缓冲层10与滤网14之间，采用分层装样法，每层土 样约l〇cm，按设计密度捣实，并层间刨毛，完成试样填装。
[0027] 二.在出水集水箱18中装入清水，并控制出水集水箱18的位置，确保液面不高于试 样底部，初步估计试样的渗透系数，确定提升速率，打开第一阀门5和第二阀门19并提升出 水集水箱18,排空管路及试样中的空气或气泡，使试样饱和。
[0028] 三.在进水储水箱1中注入清水，并按预先设计的入渗液的浓度添加堵塞剂的数 量，并启动磁力搅拌器2将悬浮液搅拌均匀。
[0029]四.设定好恒流栗4的流速，关闭第四阀门26和第三阀门23,开启数据采集仪29,开 启恒流栗4进行渗透堵塞试验。
[0030] 五.根据达西定律实时计算土样在渗流过程中渗透系数的变化规律，并建立渗透 系数随时间的变化关系。
[0031] 六.渗透系数采用达西定律计算，需要将差压传感器28读数(单位为kPa)换算成水 头差hjcm)，再将恒流栗4的渗流流量Q(cm 3/s)、试样长度Mcm)、试样渗流面积A(cm2)代入 达西定律表达式中计算渗透系数：
[0033] 式中：1 一第i土段即同一差压传感器(28)所测量的试样段的渗透系数，单位:cm/ s；
[0034] Q一渗透流量，单位：cm3/s;
[0035] A一土柱体的横截面积，单位:cm2;
[0036] h一第i段土柱的长度，单位:cm;
[0037] lu-第i段土柱的的水头损失值即同一差压传感器所测量的压力差，单位:cm;
[0038] 整个试样长度1的渗透系数计算公式为：
[0040] 将不同时刻计算得到的渗透系数对土体在纯水渗透下的饱和渗透系数进行归一 化处理，最终得到试样归一化渗透系数随渗透时间的变化规律。试验最终得到试样归一化 渗透系数随渗透时间的变化规律如图2所示。
[0041] 七、根据所需时间间隔使用激光粒度仪24测量渗入液和渗出液中颗粒悬浮特征。 试验所测的入渗液和第lOmin时渗流液中流失颗粒粒径分布特征如图3所示。
【主权项】
1. 一种土的常流速渗透堵塞试验装置，包括进水储水箱（1)、磁力搅拌仪(2)、第一进水 耐压软管(3)、恒流栗(4)、第一阀门（5)、第二进水耐压软管(6)、进水顶盖(7)、第一透水板 (8)、第一法兰（9)、缓冲层（10)、第一渗透筒（11)、第二法兰（12)、第二渗透筒（13)、滤网 (14)、第二透水板（15)、出水底盖（16)、第三法兰（17)、出水集水箱（18)、第二阀门（19)、第 一出水耐压软管（20)、第一三通(21)、第二出水耐压软管（22)、第三阀门（23)、激光粒度仪 (24)、第三进水耐压软管（25)、第四阀门（26)、第二三通(27)、差压传感器(28)和数据采集 仪(29)，其特征在于磁力搅拌器(2)置于进水储水箱（1)中，进水储水箱（1)通过第一进水耐 压软管(3)和第一三通(27)与恒流栗(4)相连，恒流栗(4)另一端连接第一阀门（5)，第一阀 门（5)通过第二进水耐压软管(6)与进水顶盖(7)相连，进水顶盖(7)通过第一法兰(9)与第 一渗透筒（11)相连，第一渗透筒（11)顶部设置第一透水板(8)，第一透水板(8)下方为缓冲 层（10)，第一渗透筒（11)和第二渗透筒（13)通过第二法兰（12)相连，第一渗透筒（11)和第 二渗透筒（13)同一侧设置一排差压传感器(28)，差压传感器(28)设置于与第一渗透筒（11) 和第二渗透筒（13)轴心线平行的同一直线上，差压传感器(28)均分别与数据采集仪(29)相 连，第二渗透筒（13)的底部设置第二透水板（15)，在第二透水板（15)上设置孔径2 mm的滤 网（14)，第二渗透筒（13)与出水底盖（16)通过第三法兰（17)相连，出水底盖（16)通过第一 出水耐压软管(20)和第二三通(21)与出水集水箱（18)相连，在第一出水耐压软管(20)上设 置第二阀门（19)，第二三通(21)的剩余一端通过第二出水耐压软管(22)与激光粒度仪(24) 相连，在第二出水耐压软管（22)上设置第三阀门（23)，第一三通(27)的剩余一端通过第三 进水耐压软管(25)与激光粒度仪(24)相连，在第三进水耐压软管(25)设置第四阀门（26); 所述的第一渗透筒（11)和第二渗透筒（13)全长均为30-40 cm、内径均为18-25 cm，第 一透水板(8)和第二透水板(15)都是直径为18-25 cm、厚度为3-5 _的带孔的圆形板，孔径 为4-6 mm，缓冲层（10)为2-3 cm厚的烁石层。
【专利摘要】本实用新型公开了一种土的常流速渗透堵塞试验装置。由圆柱形渗透筒、压差传感器、恒流泵、磁力搅拌器、激光粒度仪、进水储水箱、阀门、耐压软管、出水集水箱等组成；进水储水箱中投放堵塞试样，并通过磁力搅拌器搅拌均匀，使堵塞试样悬浮在入渗液中；使用恒流泵保持渗流流量恒定，同时采用压差传感器替代传统的测压管测量多个不同渗流断面处渗流压力，能自动连续采集试验数据；能直观反映堵塞颗粒粒径大小、数量及渗流时间对渗流压力、试样渗透性改变的规律；能改变堵塞试样的粒径及其在入渗液中的含量，并可对试验土样进行连续的、不同流速的渗透堵塞试验，研究颗粒运移对土体渗透性能的影响。
【IPC分类】G01N15/08
【公开号】CN205246495
【申请号】CN201521020642
【发明人】王志兵
【申请人】桂林理工大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月10日