一种可同时测定给水度及渗透系数的岩土参数性质测定仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可同时测定给水度及渗透系数的岩土参数性质测定仪，属于岩土 参数性质测定领域。
【背景技术】
[0002] 在地下水资源平衡计算、潜水动态预测、浅层地下水可开采量计算、农田排水沟、 暗管沟深、间距计算、农田灌溉与排水计算、灌溉入渗补给系数、降雨入渗补给系数等水文 地质参数计算，以及与地下水有关的各类研究中，给水度与渗透系数不仅直接影响到计算 与研究成果的可靠性，而且参数还具有易于进行地区综合和移用的特点。随着水资源的日 益紧张和地下水资源的大规模开发利用，人们开始致力于研究给水度与渗透系数测定的方 法及其装置。
[0003] 岩土给水度是指开采地下水使地下水位下降，原先饱水带岩土空隙中水，将在重 力作用下释出，具体定义为:地下水下降单位体积时，释出水的体积和疏干体积的比值，用μ 表示。当前实际生产应用中，给水度通常采用给水度仪进行测定，但是当前的给水度仪存在 以下几点缺点：
[0004] (1)在进行给水度实验前，必须标定透水石的负压值。而透水石负压值的标定过程 繁琐，学生不易理解透水石负压值标定的原因，且所测定的给水度与透水石负压值的大小 有关；
[0005] (2)有的给水度实验仪在测定松散岩石试样给水度的过程中，不能直观地显示出 水位的变化与退水量的关系；
[0006] (3)给水度的大小与初始地下水水位的埋深有关。当初始地下水水位埋深小于松 散土体试样的最大毛细水上升高度时，地下水水位下降后，重力水将转化为支持毛细水而 保留于地下水水面之上，从而使给水度偏小。现有的给水度实验仪所测定的给水度是一个 定值，其实验过程不能反映出给水度大小随初始地下水水位埋深的变化而发生的变化规 律。
[0007] 岩土的渗透性是指岩体传输水或其他流体的性能。无论是开发地下水或油气，还 是防止地下水的危害(如矿坑涌水、水库渗漏），岩土渗透能力都具有重要的意义。表征岩土 渗透性的定量指标是渗透系数，用Κ表示，是重要的水文地质参数。目前的渗透系数装置主 要分为常水头和变水头达西实验装置，例如中国专利公布的CN103 149 1 43Α和 CN204027972U，它们分别针对不同的实际工程建设要求，主要适用于野外快速粗略地对岩 土体进行渗透系数的测定，但是当模拟污染物运移时需要保证渗透系数的准确性。
[0008] 综上所述，当前的达西实验装置以及给水度仪，只能单独测定渗透系数以及给水 度，并且在测定过程繁琐，因此缺少一种可以同时测量给水度及渗透系数的岩土参数测定 仪。
【发明内容】
[0009] 为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种可同时测定给水度及渗透系数的岩 土参数性质测定仪，可同时准确岩土体给水度以及渗透系数。
[0010] 本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是:提供了一种可同时测定给水度及 渗透系数的岩土参数性质测定仪，包括下底面密封、上底面开口的土柱，所述土柱的上底面 安装有防蒸发盖，防蒸发盖上设有通气孔，抽真空栗与通气孔连通;土柱内部下方横置有表 面铺设纱网的带孔有机玻璃板，所述带孔有机玻璃板与土柱下底面之间的腔体形成稳水 室；带孔有机玻璃板与土柱上底面之间的腔体由竖直放置的带孔有机玻璃隔板隔为2个腔 体，分别为水位观测管和样品室，水位观测管的下底密封，带孔有机玻璃隔板位于水位观测 管的表面标有刻度，位于样品室的表面铺设有纱网;土柱的下底面开设有供水孔和排水孔， 供水孔通过安装有供水阀的供水管与可控水头供水装置连接，排水孔通过安装有排水阀的 排水管与可控水头排水装置连接;所述可控水头供水装置包括缺顶面的盒体A，盒体A内设 有将其内腔分隔为2个腔体的挡板A，挡板A高度不高于盒体A的高度，其中一个腔体底部设 有与供水管连通的供水装置出水孔以及与供水装置进水管连通的供水装置进水孔，另一个 腔体底部设有供水装置溢流孔;所述可控水头排水装置包括缺顶面的盒体B，盒体B内设有 将其内腔分隔为2个腔体的挡板B，挡板B高度不高于盒体B的高度，其中一个腔体底部设有 与排水管连接的排水装置进水孔，另一个腔体底部设有排水装置溢流孔;所述盒体A和盒体 B均通过分别设于盒体A和盒体B的盒壁的滑动装置与竖直轨道滑动连接;所述供水装置溢 流孔与供水装置溢流管连通;所述排水装置溢流孔通过排水装置溢流管与量筒连通。
[0011]所述土柱的上沿设有一圈防蒸发盖固定板，防蒸发盖通过螺丝与防蒸发盖固定板 连接。
[0012] 带孔有机玻璃隔板与带孔有机玻璃板之间通过硅胶圈连接。
[0013] 所述滑动装置包括设置于盒体A或盒体B的盒壁外侧的后壁，后壁开凿有用于竖直 轨道穿过的竖直通孔，后壁上安装有用于将盒体A或盒体B与竖直轨道固定的内旋螺丝。
[0014] 本发明基于其技术方案所具有的有益效果在于：
[0015] (1)本发明包括防蒸发及拍气装置、实验段、水位观测装置、可控水头供水装置、可 控水头排水装置和水头调节固定装置，防蒸发及排气装置包括防蒸发盖、防蒸发盖固定板、 通气孔、抽真空栗，实验段包括土柱、纱网、带孔有机玻璃板，水位观测装置包括纱网、有机 玻璃板、水位观测管和实心有机玻璃板，水头调节固定装置包括竖直轨道，利用上述装置综 合实验，能够反映出初始地下水水位埋深对给水度的影响，具有显示水位变化直观、不需透 水石标定、操作简单的优点；
[0016] (2)利用本发明的可同时测定给水度及渗透系数的岩土参数性质测定仪同时测定 渗透系数与给水度；
[0017] (3)在水位下降至试样以下时，可快速直观观测水位变化。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明的可同时测定给水度及渗透系数的岩土参数性质测定仪的结构示意 图。
[0019] 图2是防蒸发盖固定板结构示意图。
[0020]图3是土柱横截面结构示意图。
[0021 ]图4是可控水头供水装置结构示意图。
[0022]图5是土柱横截面结构示意图。
[0023]图中：1-土柱，2-试样，3-纱网，4-带孔有机玻璃板，5-稳水室，6-防蒸发盖，7-通气 孔，8-防蒸发盖固定板，9-螺丝，10-水位观测管，11-刻度，12-带孔有机玻璃隔板，13-供水 阀，14-排水阀，15-可控水头供水装置，16-供水装置溢流管，17-供水装置进水管，18-供水 管，19-可控水头排水装置，20-挡板B，21-排水装置溢流管，22-竖直轨道，23-排水管，24-竖 直通孔，25-实心有机玻璃管，26-支架，27-排水孔，28-供水孔，29-螺孔，30-挡板A，31-后 壁，32-内旋螺丝，33-供水装置溢流孔，34-供水装置进水孔，35-供水装置出水孔，36-量筒， 37-抽真空栗。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0025]本发明提供了一种可同时测定给水度及渗透系数的岩土参数性质测定仪，参照图 1、图2和图4,包括下底面密封、上底面开口的土柱1，所述土柱的上底面安装有防蒸发盖6， 防蒸发盖上设有通气孔7，抽真空栗37与通气孔连通;土柱内部下方横置有表面铺设纱网3 的带孔有机玻璃板4，纱网以及带孔有机玻璃管对试样的渗透影响可忽略不计;所述带孔有 机玻璃板与土柱下底面之间的腔体形成稳水室5;带孔有机玻璃板与土柱上底面之间的腔 体由竖直放置的带孔有机玻璃隔板12隔为2个腔体，分别为水位观测管10和用于装试样2的 样品室，水位观测管的下底密封，带孔有机玻璃隔板位于水位观测管的表面标有刻度11，位 于样品室的表面铺设有纱网；土柱的下底面开设有供水孔28和排水孔27,供水孔通过安装 有供水阀13的供水管18与可控水头供水装置15连接，排水孔27通过安装有排水阀14的排水 管23与可控水头排水装置19连接;所述可控水头供水装置包括缺顶面的盒体A，盒体A内设 有将其内腔分隔为2个腔体的挡板A30，挡板A高度不高于盒体A的高度，其中一个腔体底部 设有与供水管17连通的供水装置出水孔35以及与供水装置进水管17连通的供水装置进水 孔34，另一个腔体底部设有供水装置溢流孔33;所述可控水头排水装置19包括缺顶面的盒 体B，盒体B内设有将其内腔分隔为2个腔体的挡板B20，挡板B高度不高于盒体B的高度，其中 一个腔体底部设有与排水管23连接的排水装置进水孔，另一个腔体底部设有排水装置溢流 孔;所述盒体A和盒体B均通过分别设于盒体A和盒体B的盒壁的滑动装置与竖直轨道22滑动 连接。所述供水装置溢流孔与供水装置溢流管16连通。所述排水装置溢流孔通过排水装置 溢流管21与量筒36连通。
[0026]所述土柱的上沿设有一圈防蒸发盖固定板8,防蒸发盖固定板上开有螺孔29,防蒸 发盖通过与螺孔匹配的螺丝9与防蒸发盖固定板连接。
[0027] 带孔有机玻璃隔板与带孔有机玻璃板之间通过硅胶圈连接。
[0028] 所述滑动装置包括设置于盒体A或盒体B的盒壁外侧的后壁31，后壁开凿有用于竖 直轨道穿过的竖直通孔24,后壁上安装有用于将盒体A或盒体B与竖直轨道固定的内旋螺丝 32〇
[0029] 土柱底部还可以设置有支架26。
[0030] 土柱的形状不限，只要其横截面相等均可。土柱可以是内边长20cm、壁厚lcm、长 150cm方形有机玻璃方形柱，带孔有机玻璃板4距离下底10cm，水位观测管10可以是图3所 示，也可以如图5所示，只要水位观测管与样品室之间通过带孔有机玻璃隔板12隔开即可。 水位观测管底部需密封，可以使用实心有机玻璃管25粘贴在水位观测管的底部。
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