一种实现多场耦合及原位干湿循环的渗透仪的制作方法

本发明涉及到岩土体渗透设备技术领域，尤其涉及一种实现多场耦合及原位干湿循环的渗透仪。

背景技术：

大型水电工程建设及运营过程中，水库蓄水和库水位升降会造成两岸斜坡体的水文条件和自然环境发生变化。库水位的周期性升降不仅会引起岩土体干湿状态的循环变化，同时会导致两岸坡体渗流场、应力场发生周期性变化。

以往测试岩土渗透性时，已有方法只考虑了库水位升降引起的干湿循环作用，未考虑渗流场与应力场的共同作用。即没有考虑竖向荷载、围压的作用，没有考虑循环水压力、渗透压的作用。除此之外，库水位变动带的实际干湿状态不一，已有方法对于干湿循环大多设定为饱和-全干的条件。库水位变动带的表层土体可以等效为饱和-全干的循环，但是其坡体内部岩土体基本上不会出现全干的状态，只能是半干的状态，这种饱和-半干状态循环与饱和-全干状态循环相比也必然导致岩土体性质发生不同的变化。而且干湿循环过程也多是把试样取出后，在烘箱里面进行烘干处理后再放回渗透仪中，这样容易导致试样结构发生变化，从而会影响试验的准确性。

公开号为cn207703680u，公开日为2018年08月07日的中国专利文献公开了一种可加载的渗透试验装置，包括渗透仪和用于采集试样渗透参数的传感器采集模块，其特征在于：还包括设置在渗透仪顶部，用于为试样提供竖向荷载的竖向载荷加载模块、连接在渗透仪一侧，用于模拟潮汐荷载的水位波动模块、与渗透仪底部连接，用于模拟降雨和蒸发的干湿循环模块和设置在渗透仪侧边，用于观测并记录试样在实验过程中的变形试样变形监测模块。

该专利文献公开的渗透试验装置，虽然能够对试样干湿循环前后渗透系数进行对比，得出干湿循环的次数、频率和时间对试样渗透系数的影响，但是，不能实现多场耦合，无法有效的反应实际情况，影响试样渗透的准确性。

技术实现要素：

本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种实现多场耦合及原位干湿循环的渗透仪，本发明能够实现多场耦合，更加符合实际情况；且能够实现原位烘干及试样干湿度的测定，保证了试验过程中试样结构的完整性，从而能够有效的反应实际情况，保障试样渗透的准确性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种实现多场耦合及原位干湿循环的渗透仪，包括空气压缩机和机架，机架上设置有移动横梁，其特征在于：还包括气控柜、轴压加载装置、孔压加载装置、围压加载装置、原位烘干装置、计量装置和用于放置试样的压力室，所述压力室包括顶盖、有机玻璃承压筒和底座，顶盖与有机玻璃承压筒的上端可拆卸式连接，底座与有机玻璃承压筒的下端可拆卸式连接，所述顶盖上连接有第一排气阀，底座上开有渗流出口，底座上连接有第二排气阀，渗流出口上连接有出水阀门，有机玻璃承压筒的内壁与试样之间的空间形成围压腔，有机玻璃承压筒的内壁上固定有圆形支架，圆形支架位于围压腔内；所述压力室内设置有用于压紧试样的压盘；所述气控柜内设置有plc控制器，所述轴压加载装置包括加压气缸、轴压气控比例阀、轴压管路、载荷传感器和位移传感器，载荷传感器与加压气缸的活塞杆连接，加压气缸置于移动横梁的中心位置，所述加压气缸与轴压气控比例阀通过轴压管路连接，所述plc控制器分别与轴压气控比例阀、载荷传感器和位移传感器电连接；所述孔压加载装置，用于向压力室内施加水压力与渗流压力，孔压加载装置包括孔压调压筒、孔压管路、介质缸和孔压气控比例阀，孔压调压筒通过孔压管路分别与孔压气控比例阀和介质缸连接，介质缸通过管道与压力室连接；所述围压加载装置包括围压气控比例阀、围压管路和压力传感器，压力传感器设置在压力室的底座上，围压气控比例阀通过围压管路与压力室连接，围压气控比例阀和压力传感器分别与plc控制器电连接；所述原位烘干装置包括电阻发热丝和温控仪表，电阻发热丝固定在圆形支架上，电阻发热丝与温控仪表电连接；所述计量装置包括集水器、称重传感器和质量显示表，集水器位于压力室下方，集水器置于称重传感器上，所述称重传感器分别与质量显示表和plc控制器电连接。

所述压力室的底座上开有三个用于安装试样的工位槽，三个工位槽呈三角形布置。

所述底座的工位槽上开有多个通孔，工位槽上固定连接有密目纱布。

所述孔压调压筒包括气压作动器、介质腔和活塞，活塞位于介质腔内，活塞与气压作动器连接，气压作动器与孔压气控比例阀连接。

所述孔压调压筒和介质缸均为两个，两个孔压调压筒和两个介质缸并列布置在气控柜内。

所述气控柜的外壁上设置有升降器和进水管，升降器上固定有水箱，进水管的一端与水箱连接，进水管的另一端与介质缸和压力室之间的管道相连。

所述机架包括第一丝杠、第一上锁紧螺母、第一下锁紧螺母、第二丝杠、第二上锁紧螺母、第二下锁紧螺母和工作台，移动横梁的一端穿过第一丝杠并通过第一上锁紧螺母和第一下锁紧螺母锁紧，另一端穿过第二丝杠并通过第二上锁紧螺母和第二下锁紧螺母锁紧，第一丝杠的下端和第二丝杠的下端分别与工作台固定连接。

所述压盘上开有多个小孔，多个小孔均匀分布在压盘上。

本发明的工作原理如下：

使用时，将试样放置在渗透仪的压力室内，通过气控柜内的plc控制器采集载荷传感器的数据来控制轴压气控比例阀，通过控制轴压气控比例阀的输出压力，用控制气压的大小来控制加压气缸的输出力，加压气缸的输出力通过载荷传感器作用在压力室上，载荷传感器反馈给plc控制器，plc控制器再调节轴压气控比例阀的开关量，以实现轴压闭环控制；孔压加载装置通过孔压调压筒实现，孔压调压筒为气液分离结构，气压作动器由空气压缩机提供动力源，通过压力传感器感知压力，plc控制器采集压力传感器的数据来控制孔压气控比例阀，孔压气控比例阀控制气压作动器，即推动活塞，活塞挤压介质腔的空间形成压力，压力传感器将检测到的压力反馈至plc控制器，形成孔压闭环控制；围压加载装置通过plc控制器采集压力传感器感知压力，控制围压气控比例阀调节气体压力大小，压力传感器将检测到的压力再反馈至plc控制器，形成围压闭环控制；原位烘干时，通过电阻发热丝发热，并由温控仪表按照设定的温度进行调节，使压力室内温度升高，使试样由外向内逐渐烘干，在烘干过程中，打开第一排气阀和第二排气阀，排出烘干过程中产生的水蒸气。试样在原位烘干过程中，要实现对其含水率的实时监测以确定何时可以停止对试样的烘干，通过压力室下方的称重传感器和质量显示表，数字显示实时的重量变化来确定其非饱和状态。

本发明的有益效果主要表现在以下方面：

一、本发明，压力室包括顶盖、有机玻璃承压筒和底座，顶盖上连接有第一排气阀，底座上开有渗流出口，底座上连接有第二排气阀，渗流出口上连接有出水阀门，有机玻璃承压筒的内壁与试样之间的空间形成围压腔，有机玻璃承压筒的内壁上固定有圆形支架，圆形支架位于围压腔内；压力室内设置有用于压紧试样的压盘；气控柜内设置有plc控制器，轴压加载装置包括加压气缸、轴压气控比例阀、轴压管路、载荷传感器和位移传感器，载荷传感器与加压气缸的活塞杆连接，加压气缸置于移动横梁的中心位置，加压气缸与轴压气控比例阀通过轴压管路连接，plc控制器分别与轴压气控比例阀、载荷传感器和位移传感器电连接；孔压加载装置，用于向压力室内施加水压力与渗流压力，孔压加载装置包括孔压调压筒、孔压管路、介质缸和孔压气控比例阀，孔压调压筒通过孔压管路分别与孔压气控比例阀和介质缸连接，介质缸通过管道与压力室连接；围压加载装置包括围压气控比例阀、围压管路和压力传感器，压力传感器设置在压力室的底座上，围压气控比例阀通过围压管路与压力室连接，围压气控比例阀和压力传感器分别与plc控制器电连接；原位烘干装置包括电阻发热丝和温控仪表，电阻发热丝固定在圆形支架上，电阻发热丝与温控仪表电连接；计量装置包括集水器、称重传感器和质量显示表，集水器置于称重传感器上，称重传感器分别与质量显示表和plc控制器电连接，较现有技术而言，通过气控柜内的plc控制器对放置在渗透仪压力室内的试样进行轴压闭环控制、孔压闭环控制和围压闭环控制，实现了多场耦合，更加符合实际情况；且能够实现原位烘干及试样干湿度的测定，现有技术中需要取出试样进行烘干，易破坏试样完整性，影响渗透试验准确性，通过原位烘干不仅能够保证试验过程中试样结构的完整性，有效的反应实际情况，进而保障试样渗透的准确性，而且减小了工作强度，节约了时间；在试样干湿度的测定时，通常采用在试样中插入或提前埋入含水率测定探针，这种方式直接会对试样结构进行破坏，导致渗透试验不准确，本发明通过在压力室下方设置称重传感器和质量显示表，数字显示实时的重量变化来确定其非饱和状态，能够实现对其含水率的实时监测以确定何时可以停止对试样的烘干，保障了试样渗透的准确性。

二、本发明，压力室的底座上开有三个用于安装试样的工位槽，三个工位槽呈三角形布置，能够对三个试样同时进行试验，保证了同组试样试验条件的同一性，在保障渗透准确性的情况下，极大的节约了时间。

三、本发明，底座的工位槽上开有多个通孔，工位槽上固定连接有密目纱布，不仅能够顺利的排水，而且能够使水携带细颗粒流出，便于称重传感器记录颗粒流失量。

四、本发明，孔压调压筒包括气压作动器、介质腔和活塞，活塞位于介质腔内，活塞与气压作动器连接，气压作动器与孔压气控比例阀连接，便于孔压气控比例阀控制气压作动器，推动活塞，活塞挤压介质腔的空间形成压力，易于形成孔压闭环控制，从而能够更加方便的向压力室内施加水压力与渗流压力，提高渗透试验操作便捷性。

五、本发明，孔压调压筒和介质缸均为两个，两个孔压调压筒和两个介质缸并列布置在气控柜内，在施加渗流压力过程中，有可能出现介质缸中的水不满足渗透试验的用水量的情况，即当介质缸内的活塞往复一次，不满足渗透所需用量时，通过并联两个孔压调压筒实现冗余，当第一个孔压调压筒增压时，第二个孔压调压筒吸水，当第一个液体腔的水将要不够时，由第二个孔压调压筒接替第一个孔压调压筒增压，第一个孔压调压筒再次吸水等待，两个孔压调压筒如此往复可达到无需手动操作，整个过程由plc控制器来完成两个孔压调压筒的切换，从而能够有效保证渗透过程的连续性。

六、本发明，气控柜的外壁上设置有升降器和进水管，升降器上固定有水箱，进水管的一端与水箱连接，进水管的另一端与介质缸和压力室之间的管道相连，由于渗透试验对水头的要求，采用在气控柜外面设置一个可上下移动的水箱，就能够调节水箱的位置，使水箱底部与试样顶齐平，当试样干湿循环后，采用这种方式进行常规渗透试验，记录时间与渗流量即可计算饱和渗透系数，更加方便。

七、本发明，机架包括第一丝杠、第一上锁紧螺母、第一下锁紧螺母、第二丝杠、第二上锁紧螺母、第二下锁紧螺母和工作台，移动横梁的一端穿过第一丝杠并通过第一上锁紧螺母和第一下锁紧螺母锁紧，另一端穿过第二丝杠并通过第二上锁紧螺母和第二下锁紧螺母锁紧，第一丝杠的下端和第二丝杠的下端分别与工作台固定连接，通过移动横梁下面的第一下锁紧螺母和第二下锁紧螺母来调节移动横梁的水平，移动横梁上面的第一上锁紧螺母和第二上锁紧螺母来固定移动横梁的位置，能够有效保障渗透试验的稳定性，利于提高渗透试验的准确性。

八、本发明，压盘上开有多个小孔，多个小孔均匀分布在压盘上，渗水均匀性好，利于向压力室内施加均匀的水压力与渗流压力。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明压力室下方设置计量装置的结构示意图；

图3为本发明双孔压调压筒的结构示意图；

图4为本发明实施例2中底座的结构示意图；

图5为本发明实施例3中孔压调压筒的结构示意图；

图6为本发明机架的结构示意图；

图中标记：1、空气压缩机，2、机架，3、移动横梁，4、气控柜，5、轴压加载装置，6、孔压加载装置，7、围压加载装置，8、原位烘干装置，9、计量装置，10、压力室，11、顶盖，12、有机玻璃承压筒，13、底座，14、第一排气阀，15、第二排气阀，16、出水阀门，17、围压腔，18、圆形支架，19、压盘，20、plc控制器，21、加压气缸，22、轴压气控比例阀，23、载荷传感器，24、位移传感器，25、孔压调压筒，26、介质缸，27、孔压气控比例阀，28、围压气控比例阀，29、压力传感器，30、电阻发热丝，31、温控仪表，32、集水器，33、称重传感器，34、质量显示表，35、工位槽，36、通孔，37、密目纱布，38、气压作动器，39、介质腔，40、活塞，41、升降器，42、进水管，43、水箱，44、第一丝杠，45、第一上锁紧螺母，46、第一下锁紧螺母，47、第二丝杠，48、第二上锁紧螺母，49、第二下锁紧螺母，50、工作台。

具体实施方式

实施例1

一种实现多场耦合及原位干湿循环的渗透仪，包括空气压缩机1和机架2，机架2上设置有移动横梁3，还包括气控柜4、轴压加载装置5、孔压加载装置6、围压加载装置7、原位烘干装置8、计量装置9和用于放置试样的压力室10，所述压力室10包括顶盖11、有机玻璃承压筒12和底座13，顶盖11与有机玻璃承压筒12的上端可拆卸式连接，底座13与有机玻璃承压筒12的下端可拆卸式连接，所述顶盖11上连接有第一排气阀14，底座13上开有渗流出口，底座13上连接有第二排气阀15，渗流出口上连接有出水阀门16，有机玻璃承压筒12的内壁与试样之间的空间形成围压腔17，有机玻璃承压筒12的内壁上固定有圆形支架18，圆形支架18位于围压腔17内；所述压力室10内设置有用于压紧试样的压盘19；所述气控柜4内设置有plc控制器20，所述轴压加载装置5包括加压气缸21、轴压气控比例阀22、轴压管路、载荷传感器23和位移传感器24，载荷传感器23与加压气缸21的活塞杆连接，加压气缸21置于移动横梁3的中心位置，所述加压气缸21与轴压气控比例阀22通过轴压管路连接，所述plc控制器20分别与轴压气控比例阀22、载荷传感器23和位移传感器24电连接；所述孔压加载装置6，用于向压力室10内施加水压力与渗流压力，孔压加载装置6包括孔压调压筒25、孔压管路、介质缸26和孔压气控比例阀27，孔压调压筒25通过孔压管路分别与孔压气控比例阀27和介质缸26连接，介质缸26通过管道与压力室10连接；所述围压加载装置7包括围压气控比例阀28、围压管路和压力传感器29，压力传感器29设置在压力室10的底座13上，围压气控比例阀28通过围压管路与压力室10连接，围压气控比例阀28和压力传感器29分别与plc控制器20电连接；所述原位烘干装置8包括电阻发热丝30和温控仪表31，电阻发热丝30固定在圆形支架18上，电阻发热丝30与温控仪表31电连接；所述计量装置9包括集水器32、称重传感器33和质量显示表34，集水器32位于压力室10下方，集水器32置于称重传感器33上，所述称重传感器33分别与质量显示表34和plc控制器20电连接。

本实施例为最基本的实施方式，压力室包括顶盖、有机玻璃承压筒和底座，顶盖上连接有第一排气阀，底座上开有渗流出口，底座上连接有第二排气阀，渗流出口上连接有出水阀门，有机玻璃承压筒的内壁与试样之间的空间形成围压腔，有机玻璃承压筒的内壁上固定有圆形支架，圆形支架位于围压腔内；压力室内设置有用于压紧试样的压盘；气控柜内设置有plc控制器，轴压加载装置包括加压气缸、轴压气控比例阀、轴压管路、载荷传感器和位移传感器，载荷传感器与加压气缸的活塞杆连接，加压气缸置于移动横梁的中心位置，加压气缸与轴压气控比例阀通过轴压管路连接，plc控制器分别与轴压气控比例阀、载荷传感器和位移传感器电连接；孔压加载装置，用于向压力室内施加水压力与渗流压力，孔压加载装置包括孔压调压筒、孔压管路、介质缸和孔压气控比例阀，孔压调压筒通过孔压管路分别与孔压气控比例阀和介质缸连接，介质缸通过管道与压力室连接；围压加载装置包括围压气控比例阀、围压管路和压力传感器，压力传感器设置在压力室的底座上，围压气控比例阀通过围压管路与压力室连接，围压气控比例阀和压力传感器分别与plc控制器电连接；原位烘干装置包括电阻发热丝和温控仪表，电阻发热丝固定在圆形支架上，电阻发热丝与温控仪表电连接；计量装置包括集水器、称重传感器和质量显示表，集水器置于称重传感器上，称重传感器分别与质量显示表和plc控制器电连接，较现有技术而言，通过气控柜内的plc控制器对放置在渗透仪压力室内的试样进行轴压闭环控制、孔压闭环控制和围压闭环控制，实现了多场耦合，更加符合实际情况；且能够实现原位烘干及试样干湿度的测定，现有技术中需要取出试样进行烘干，易破坏试样完整性，影响渗透试验准确性，通过原位烘干不仅能够保证试验过程中试样结构的完整性，有效的反应实际情况，进而保障试样渗透的准确性，而且减小了工作强度，节约了时间；在试样干湿度的测定时，通常采用在试样中插入或提前埋入含水率测定探针，这种方式直接会对试样结构进行破坏，导致渗透试验不准确，本发明通过在压力室下方设置称重传感器和质量显示表，数字显示实时的重量变化来确定其非饱和状态，能够实现对其含水率的实时监测以确定何时可以停止对试样的烘干，保障了试样渗透的准确性。

实施例2

一种实现多场耦合及原位干湿循环的渗透仪，包括空气压缩机1和机架2，机架2上设置有移动横梁3，还包括气控柜4、轴压加载装置5、孔压加载装置6、围压加载装置7、原位烘干装置8、计量装置9和用于放置试样的压力室10，所述压力室10包括顶盖11、有机玻璃承压筒12和底座13，顶盖11与有机玻璃承压筒12的上端可拆卸式连接，底座13与有机玻璃承压筒12的下端可拆卸式连接，所述顶盖11上连接有第一排气阀14，底座13上开有渗流出口，底座13上连接有第二排气阀15，渗流出口上连接有出水阀门16，有机玻璃承压筒12的内壁与试样之间的空间形成围压腔17，有机玻璃承压筒12的内壁上固定有圆形支架18，圆形支架18位于围压腔17内；所述压力室10内设置有用于压紧试样的压盘19；所述气控柜4内设置有plc控制器20，所述轴压加载装置5包括加压气缸21、轴压气控比例阀22、轴压管路、载荷传感器23和位移传感器24，载荷传感器23与加压气缸21的活塞杆连接，加压气缸21置于移动横梁3的中心位置，所述加压气缸21与轴压气控比例阀22通过轴压管路连接，所述plc控制器20分别与轴压气控比例阀22、载荷传感器23和位移传感器24电连接；所述孔压加载装置6，用于向压力室10内施加水压力与渗流压力，孔压加载装置6包括孔压调压筒25、孔压管路、介质缸26和孔压气控比例阀27，孔压调压筒25通过孔压管路分别与孔压气控比例阀27和介质缸26连接，介质缸26通过管道与压力室10连接；所述围压加载装置7包括围压气控比例阀28、围压管路和压力传感器29，压力传感器29设置在压力室10的底座13上，围压气控比例阀28通过围压管路与压力室10连接，围压气控比例阀28和压力传感器29分别与plc控制器20电连接；所述原位烘干装置8包括电阻发热丝30和温控仪表31，电阻发热丝30固定在圆形支架18上，电阻发热丝30与温控仪表31电连接；所述计量装置9包括集水器32、称重传感器33和质量显示表34，集水器32位于压力室10下方，集水器32置于称重传感器33上，所述称重传感器33分别与质量显示表34和plc控制器20电连接。

所述压力室10的底座13上开有三个用于安装试样的工位槽35，三个工位槽35呈三角形布置。

所述底座13的工位槽35上开有多个通孔36，工位槽35上固定连接有密目纱布37。

本实施例为一较佳实施方式，压力室的底座上开有三个用于安装试样的工位槽，三个工位槽呈三角形布置，能够对三个试样同时进行试验，保证了同组试样试验条件的同一性，在保障渗透准确性的情况下，极大的节约了时间。

底座的工位槽上开有多个通孔，工位槽上固定连接有密目纱布，不仅能够顺利的排水，而且能够使水携带细颗粒流出，便于称重传感器记录颗粒流失量。

实施例3

一种实现多场耦合及原位干湿循环的渗透仪，包括空气压缩机1和机架2，机架2上设置有移动横梁3，还包括气控柜4、轴压加载装置5、孔压加载装置6、围压加载装置7、原位烘干装置8、计量装置9和用于放置试样的压力室10，所述压力室10包括顶盖11、有机玻璃承压筒12和底座13，顶盖11与有机玻璃承压筒12的上端可拆卸式连接，底座13与有机玻璃承压筒12的下端可拆卸式连接，所述顶盖11上连接有第一排气阀14，底座13上开有渗流出口，底座13上连接有第二排气阀15，渗流出口上连接有出水阀门16，有机玻璃承压筒12的内壁与试样之间的空间形成围压腔17，有机玻璃承压筒12的内壁上固定有圆形支架18，圆形支架18位于围压腔17内；所述压力室10内设置有用于压紧试样的压盘19；所述气控柜4内设置有plc控制器20，所述轴压加载装置5包括加压气缸21、轴压气控比例阀22、轴压管路、载荷传感器23和位移传感器24，载荷传感器23与加压气缸21的活塞杆连接，加压气缸21置于移动横梁3的中心位置，所述加压气缸21与轴压气控比例阀22通过轴压管路连接，所述plc控制器20分别与轴压气控比例阀22、载荷传感器23和位移传感器24电连接；所述孔压加载装置6，用于向压力室10内施加水压力与渗流压力，孔压加载装置6包括孔压调压筒25、孔压管路、介质缸26和孔压气控比例阀27，孔压调压筒25通过孔压管路分别与孔压气控比例阀27和介质缸26连接，介质缸26通过管道与压力室10连接；所述围压加载装置7包括围压气控比例阀28、围压管路和压力传感器29，压力传感器29设置在压力室10的底座13上，围压气控比例阀28通过围压管路与压力室10连接，围压气控比例阀28和压力传感器29分别与plc控制器20电连接；所述原位烘干装置8包括电阻发热丝30和温控仪表31，电阻发热丝30固定在圆形支架18上，电阻发热丝30与温控仪表31电连接；所述计量装置9包括集水器32、称重传感器33和质量显示表34，集水器32位于压力室10下方，集水器32置于称重传感器33上，所述称重传感器33分别与质量显示表34和plc控制器20电连接。

所述压力室10的底座13上开有三个用于安装试样的工位槽35，三个工位槽35呈三角形布置。

所述底座13的工位槽35上开有多个通孔36，工位槽35上固定连接有密目纱布37。

所述孔压调压筒25包括气压作动器38、介质腔39和活塞40，活塞40位于介质腔39内，活塞40与气压作动器38连接，气压作动器38与孔压气控比例阀27连接。

所述孔压调压筒25和介质缸26均为两个，两个孔压调压筒25和两个介质缸26并列布置在气控柜4内。

本实施例为又一较佳实施方式，孔压调压筒包括气压作动器、介质腔和活塞，活塞位于介质腔内，活塞与气压作动器连接，气压作动器与孔压气控比例阀连接，便于孔压气控比例阀控制气压作动器，推动活塞，活塞挤压介质腔的空间形成压力，易于形成孔压闭环控制，从而能够更加方便的向压力室内施加水压力与渗流压力，提高渗透试验操作便捷性。

孔压调压筒和介质缸均为两个，两个孔压调压筒和两个介质缸并列布置在气控柜内，在施加渗流压力过程中，有可能出现介质缸中的水不满足渗透试验的用水量的情况，即当介质缸内的活塞往复一次，不满足渗透所需用量时，通过并联两个孔压调压筒实现冗余，当第一个孔压调压筒增压时，第二个孔压调压筒吸水，当第一个液体腔的水将要不够时，由第二个孔压调压筒接替第一个孔压调压筒增压，第一个孔压调压筒再次吸水等待，两个孔压调压筒如此往复可达到无需手动操作，整个过程由plc控制器来完成两个孔压调压筒的切换，从而能够有效保证渗透过程的连续性。

实施例4

一种实现多场耦合及原位干湿循环的渗透仪，包括空气压缩机1和机架2，机架2上设置有移动横梁3，还包括气控柜4、轴压加载装置5、孔压加载装置6、围压加载装置7、原位烘干装置8、计量装置9和用于放置试样的压力室10，所述压力室10包括顶盖11、有机玻璃承压筒12和底座13，顶盖11与有机玻璃承压筒12的上端可拆卸式连接，底座13与有机玻璃承压筒12的下端可拆卸式连接，所述顶盖11上连接有第一排气阀14，底座13上开有渗流出口，底座13上连接有第二排气阀15，渗流出口上连接有出水阀门16，有机玻璃承压筒12的内壁与试样之间的空间形成围压腔17，有机玻璃承压筒12的内壁上固定有圆形支架18，圆形支架18位于围压腔17内；所述压力室10内设置有用于压紧试样的压盘19；所述气控柜4内设置有plc控制器20，所述轴压加载装置5包括加压气缸21、轴压气控比例阀22、轴压管路、载荷传感器23和位移传感器24，载荷传感器23与加压气缸21的活塞杆连接，加压气缸21置于移动横梁3的中心位置，所述加压气缸21与轴压气控比例阀22通过轴压管路连接，所述plc控制器20分别与轴压气控比例阀22、载荷传感器23和位移传感器24电连接；所述孔压加载装置6，用于向压力室10内施加水压力与渗流压力，孔压加载装置6包括孔压调压筒25、孔压管路、介质缸26和孔压气控比例阀27，孔压调压筒25通过孔压管路分别与孔压气控比例阀27和介质缸26连接，介质缸26通过管道与压力室10连接；所述围压加载装置7包括围压气控比例阀28、围压管路和压力传感器29，压力传感器29设置在压力室10的底座13上，围压气控比例阀28通过围压管路与压力室10连接，围压气控比例阀28和压力传感器29分别与plc控制器20电连接；所述原位烘干装置8包括电阻发热丝30和温控仪表31，电阻发热丝30固定在圆形支架18上，电阻发热丝30与温控仪表31电连接；所述计量装置9包括集水器32、称重传感器33和质量显示表34，集水器32位于压力室10下方，集水器32置于称重传感器33上，所述称重传感器33分别与质量显示表34和plc控制器20电连接。

所述压力室10的底座13上开有三个用于安装试样的工位槽35，三个工位槽35呈三角形布置。

所述底座13的工位槽35上开有多个通孔36，工位槽35上固定连接有密目纱布37。

所述孔压调压筒25包括气压作动器38、介质腔39和活塞40，活塞40位于介质腔39内，活塞40与气压作动器38连接，气压作动器38与孔压气控比例阀27连接。

所述孔压调压筒25和介质缸26均为两个，两个孔压调压筒25和两个介质缸26并列布置在气控柜4内。

所述气控柜4的外壁上设置有升降器41和进水管42，升降器41上固定有水箱43，进水管42的一端与水箱43连接，进水管42的另一端与介质缸26和压力室10之间的管道相连。

所述机架2包括第一丝杠44、第一上锁紧螺母45、第一下锁紧螺母46、第二丝杠47、第二上锁紧螺母48、第二下锁紧螺母49和工作台50，移动横梁3的一端穿过第一丝杠44并通过第一上锁紧螺母45和第一下锁紧螺母46锁紧，另一端穿过第二丝杠47并通过第二上锁紧螺母48和第二下锁紧螺母49锁紧，第一丝杠44的下端和第二丝杠47的下端分别与工作台50固定连接。

所述压盘19上开有多个小孔，多个小孔均匀分布在压盘19上。

本实施例为最佳实施方式，压力室包括顶盖、有机玻璃承压筒和底座，顶盖上连接有第一排气阀，底座上开有渗流出口，底座上连接有第二排气阀，渗流出口上连接有出水阀门，有机玻璃承压筒的内壁与试样之间的空间形成围压腔，有机玻璃承压筒的内壁上固定有圆形支架，圆形支架位于围压腔内；压力室内设置有用于压紧试样的压盘；气控柜内设置有plc控制器，轴压加载装置包括加压气缸、轴压气控比例阀、轴压管路、载荷传感器和位移传感器，载荷传感器与加压气缸的活塞杆连接，加压气缸置于移动横梁的中心位置，加压气缸与轴压气控比例阀通过轴压管路连接，plc控制器分别与轴压气控比例阀、载荷传感器和位移传感器电连接；孔压加载装置，用于向压力室内施加水压力与渗流压力，孔压加载装置包括孔压调压筒、孔压管路、介质缸和孔压气控比例阀，孔压调压筒通过孔压管路分别与孔压气控比例阀和介质缸连接，介质缸通过管道与压力室连接；围压加载装置包括围压气控比例阀、围压管路和压力传感器，压力传感器设置在压力室的底座上，围压气控比例阀通过围压管路与压力室连接，围压气控比例阀和压力传感器分别与plc控制器电连接；原位烘干装置包括电阻发热丝和温控仪表，电阻发热丝固定在圆形支架上，电阻发热丝与温控仪表电连接；计量装置包括集水器、称重传感器和质量显示表，集水器置于称重传感器上，称重传感器分别与质量显示表和plc控制器电连接，较现有技术而言，通过气控柜内的plc控制器对放置在渗透仪压力室内的试样进行轴压闭环控制、孔压闭环控制和围压闭环控制，实现了多场耦合，更加符合实际情况；且能够实现原位烘干及试样干湿度的测定，现有技术中需要取出试样进行烘干，易破坏试样完整性，影响渗透试验准确性，通过原位烘干不仅能够保证试验过程中试样结构的完整性，有效的反应实际情况，进而保障试样渗透的准确性，而且减小了工作强度，节约了时间；在试样干湿度的测定时，通常采用在试样中插入或提前埋入含水率测定探针，这种方式直接会对试样结构进行破坏，导致渗透试验不准确，本发明通过在压力室下方设置称重传感器和质量显示表，数字显示实时的重量变化来确定其非饱和状态，能够实现对其含水率的实时监测以确定何时可以停止对试样的烘干，保障了试样渗透的准确性。

气控柜的外壁上设置有升降器和进水管，升降器上固定有水箱，进水管的一端与水箱连接，进水管的另一端与介质缸和压力室之间的管道相连，由于渗透试验对水头的要求，采用在气控柜外面设置一个可上下移动的水箱，就能够调节水箱的位置，使水箱底部与试样顶齐平，当试样干湿循环后，采用这种方式进行常规渗透试验，记录时间与渗流量即可计算饱和渗透系数，更加方便。

机架包括第一丝杠、第一上锁紧螺母、第一下锁紧螺母、第二丝杠、第二上锁紧螺母、第二下锁紧螺母和工作台，移动横梁的一端穿过第一丝杠并通过第一上锁紧螺母和第一下锁紧螺母锁紧，另一端穿过第二丝杠并通过第二上锁紧螺母和第二下锁紧螺母锁紧，第一丝杠的下端和第二丝杠的下端分别与工作台固定连接，通过移动横梁下面的第一下锁紧螺母和第二下锁紧螺母来调节移动横梁的水平，移动横梁上面的第一上锁紧螺母和第二上锁紧螺母来固定移动横梁的位置，能够有效保障渗透试验的稳定性，利于提高渗透试验的准确性。

压盘上开有多个小孔，多个小孔均匀分布在压盘上，渗水均匀性好，利于向压力室内施加均匀的水压力与渗流压力。