一种常水头单环土壤渗透系数测定装置的制作方法

本实用新型涉及一种岩土物理参数的检测装置，具体涉及到一种多种岩土渗透系数的原位单环法测定装置。

背景技术：

渗透系数又称为水力传导系数，在各向同性介质中。它的定义为单位水力梯度下的单宽流量，表征流体通过孔隙骨架的难易程度。水文地质和工程地质中的许多课题都与土体的渗透系数密切相关，如：土体的力学性质、变形特性等都与渗透系数之间存在密切的关系，因此，快速并且准确的测定土体的渗透系数具有重要的意义。

岩土的渗透系数决定了岩土质地，为了质量控制的需要，公路建设过程中需要准确快速的测定土体渗透系数。目前在现行岩土渗透系数的检测方法主要有常水头试验和变水头渗透试验，在这两种测试方法中常水头试验主要用于测量砂类和含少量砾石的无凝聚性土，变水头渗透试验适用于细粒土的渗透系数：两种方法所需要在测试设备和操作相对复杂。所以，目前现有的测定方法中用到的装置是大多将土样取回实验室，在装填入试验容器中进行试验，不利于现场或者野外快速测定路基土的渗透系数。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种常水头单环土壤渗透系数测定装置，结构简单、操作方便，能够对实验室或野外的各种岩土进行快速精确的常水头单环岩土渗透系数测定。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种常水头单环土壤渗透系数测定装置，包括调节管，调节管上下开口、且下端插入岩土中，调节管一侧通过连接管与供水管连接；所述连接管上设有调节结构，调节结构控制供水管向调节管内供水、并保持调节管内处于常水头状态。

所述调节结构包括安装在连接管上、且位于调节管内的进水开关，进水开关通过连接绳与泡沫浮球连接。

所述调节管底端为尖端。由此方便插入岩土，并保持稳定。

所述调节管与供水管的管径比为2:1。通过将供水管的直径设置更小些，供水管内的水柱高度变化更为明显，便于精确读数。

所述调节管和供水管的上端面设有径向平台，每个径向平台上安装有两个水准泡，两个水准泡呈90°垂直排列。由此方便观察调节状态，使调节管和供水管最终调节到与地面垂直状态。

所述供水管下端通过三个调平旋钮调节、支撑。由此方便供水管的调节及支撑。

所述供水管上设有刻度。由此可在实验过程中测量供水管中的水位。

所述调节管材质为不锈金属，供水管材质为透明材质。调节管设置为不锈金属，材质较硬，方便插入岩土；供水管材质透明，方便直接观察水位变化。

本实用新型一种常水头单环土壤渗透系数测定装置，具有以下技术效果：

1）、通过将上下为封闭的调节管插入岩土，并将调节管与连接管、供水管连通，利用调节结构调节保持调节管内处于常水头状态，此装置结构简单，操作方便，不仅方便实验室进行快速试样，更有利于在野外快速测定路基土的渗透系数，且携带方便，具有广泛的应用前景。

2）、在教学上，该装置可作为教学仪器有助于学生更好的了解渗透系数的测定原理。在生产上，该装置可以用在地下水资源计算、潜水动态预测以及与地下水相关的各类研究中，用途非常广泛。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的示意图。

图2为本实用新型中水准泡的安装示意图。

图3为本实用新型中调平旋钮的布置示意图。

图中：调节管1，连接管2，供水管3，调节结构4，进水开关4-1，连接绳4-2，泡沫浮球4-3，径向平台5，水准泡6，调平旋钮7，刻度8。

具体实施方式

如图1-2所示，一种常水头单环土壤渗透系数测定装置，包括不锈钢调节管1，调节管1上下开口，调节管1底端为带楔形钻头的尖端，这样便于在操作的时候将调节管1压入土中。调节管1一侧通过连接管2与供水管3连接。连接管2材质为塑料，连接管2上中间一段为可折叠的伸缩管体，这样当调节管1与供水管3的相对位置不同时均可通过连接管2自身的调节而保持上述两管体的连通，增大灵活性。供水管3材质采用PMMA，可保证透明度满足观察需求。为了使调节管1内处于常水头状态，在连接管2上设有调节结构4，调节结构4包括安装在连接管2上、且位于调节管1内的进水开关4-1，进水开关4-1为上端带密封垫的沉头块，沉头块的重力小于泡沫浮球4-3的浮力。进水开关4-1通过连接管2出水口的限位环进行限位，进水开关4-1上端通过连接绳4-2与泡沫浮球4-3连接。当调节管1内的水位下降时，泡沫浮球4-3下降，进水开关4-1随之下降，连接管2的出水口打开，供水管3向调节管1内进水，泡沫浮球4-3上升，到达设定位置后，进水开关4-1被限位环限位，并将连接管2的出水口堵住，停止向调节管1进水。在此过程中，可通过调节连接绳4-2的长度，控制在实验的过程中调节管1内的水量，在测量不同岩土时控制成不同的水头值。

所述调节管1与供水管3的管径比为2:1。调节管1的规格为高约50cm，直径约为36cm端面面积1017.88cm²，这样在供水管3内的水柱高度变化更为明显，便于精确读数。

所述调节管1和供水管3的上端面设有径向平台5，每个径向平台5上安装有两个水准泡6，两个水准泡呈90°垂直排列。两个水准泡方便将调节管1和供水管3调节水平，而调节管1上的径向平台5方便提供施力部，将调节管1顺利压入到岩土中。

所述供水管3下端通过三个调平旋钮7调节、支撑。三个调平旋钮均位于同一个同心圆的圆周上，相邻调平旋钮到圆心的连线之间的夹角成60°。

所述供水管3上设有刻度8。这样方便在实验过程中实时观察并记录。

工作原理及过程：

测试时，先将调节管1压入待测试的土体中，压入时，观察顶部水准泡6，以保证铁质储水管能够垂直的压入土体中。然后将供水管3放置在调平旋钮（7）上面，用可调节长度的连接管2将调节管1和供水管3连接。通过调节调平旋钮7，观察透明供水管3顶部的水准泡使得透明有机质储水管安放至水平。

组装好整个设备以后，缓慢的向调节管1和供水管3中加水至一定刻度，一般使调节管1内的水柱高度维持在0.1m（推荐）。开始测量以后，每隔一定的时间间隔，通过供水管3侧壁上的刻度尺8观察并记录供水管3内的水柱高度。因为开始的入渗量大，观测间隔时间要短，稍后可按照一定的时间间隔比如5min观测一次，待到入渗速度减慢，可延长观测时间至10min、15min、30min直至单位时间渗入水量达到相对稳定，在延续2-4小时方可结束试验。

将所测得数据代入达西定律中即可计算待测土体的渗透系数：

K=Q/（A·I）

式中：Q——稳定渗透流量（m³/min）

K——渗透系数（m/min）

A——铁质储水管内径面积（m²）

I——水力梯度。