一种黏性土体渗透系数的测量装置的制作方法

本实用新型涉及岩土工程岩土体参数测量领域，尤其涉及一种黏性土体渗透系数的测量装置。

背景技术：

渗透系数是衡量岩土体透水能力的重要指标，一般采用现场抽水法或者注水法进行测量。这两种方法的测量需要抽水或者注水，测试工艺复杂，需要的人力物力较多，且黏性土体渗透系数低，水压消散需要的时间长，导致相应的测试时间较长，对工程实践带来了不便。此外，由于渗透系数的变异性，不同部位的渗透系数有所变化，而抽水法或注水法测量范围大，得到的渗透系数为整个测量范围内的渗透系数的均值，无法反映渗透系数的不均匀性。随着科技的发展，传感器的广泛应用，采用压力传感器和数字化处理技术也是适应于现代技术的发展。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有测试设备的不足，为现场快速测试黏性土体渗透系数，提供一种黏性土体渗透系数的测量装置。

一种黏性土体渗透系数的测量装置包括检测仪、衬管、筛漏管、底托盘、气阀、压缩机、方向阀、压力表、加长杆、提拉绳；筛漏管套装在衬管中，底托盘装在筛漏管的下端部，检测仪放置在衬管中，位于筛漏管的上端部，压力表、气阀、方向阀、压缩机通过导气管依次连接在检测仪上，加长杆装在检测仪的推杆上，提拉绳系在检测仪上的转换开关上。

其中的检测仪包括压力传感器、端盖、平衡水管、内胆管、橡胶气囊、法兰、紧箍圈、密封垫、止退螺母、转换开关、唇形密封圈、推杆、记录仪、进气管、密封螺母、垫圈、密封塞、传输线、O型密封圈；压力传感器安装在端盖上，通过传输线与记录仪相连接，传输线经过法兰的孔中装有密封塞，内胆管在橡胶气囊中，在内胆管的两端有两个紧箍圈将橡胶气囊扎紧在内胆管上，法兰、端盖分别装在内胆管的上下两个端口，在法兰和端盖的外圆柱面上均装有一对O型密封圈，在法兰和端盖的中心孔内均装有一个唇形密封圈，平衡水管的两端通过两个止退螺母分别固定在法兰、端盖上，在彼此的接触面处均装有密封垫，在平衡水管的上端口，装有转换开关，推杆通过法兰和端盖的中心孔，贯穿上下，进气管通过密封螺母、垫圈安装在法兰上，一端口在外，另一端口伸进内胆管中。

优选的，在测量前要先将衬管、筛漏管和底托盘组装成压管组件；衬管套在筛漏管外，底托盘装在筛漏管的底端，底托盘与筛漏管的内孔形成过盈配合，能够承受较大的推力而不脱出；将组装好的压管组件放入钻好的孔中时，只要施加一定压力给衬管，衬管推动底托盘，底托盘带动筛漏管向下行，压管组件就可以进入到孔的预定深度；筛漏管上有小孔分布在管子的圆柱面上，水可以通过，但大的砂粒是通不过的。

本实用新型提供一种黏性土体渗透系数的测量装置，相对于常规的测试设备，特点是测量快速、设备便携。本实用新型省去了注水装置，不再需要在测试点抽水或注水，简化了测试的过程；利用平衡水管进行自动调压，实现测前水压力静平衡；引用了压力传感器和记录仪，实时记录水压力随时间的变化过程，提高了测试的精确度；采用推杆小面积加压法，使得测试过程中水压力的变化范围小，水压力可以在较短时间内消散，缩短了测试时间。通过对封堵以及加压等功能的集成，设备简单，便于携带，操作简便更高效。

附图说明

图1为一种黏性土体渗透系数的测量装置的结构示意图；

图2为检测仪结构示意图；

图3为压管组件示意图；

图4为法兰的剖面结构示意图；

图中：检测仪1、衬管2、筛漏管3、底托盘4、气阀5、压缩机6、方向阀7、压力表8、加长杆9、提拉绳10、压力传感器11、端盖12、平衡水管13、内胆管14、橡胶气囊15、法兰16、紧箍圈17、密封垫18、止退螺母19、转换开关20、唇形密封圈21、推杆22、记录仪23、进气管24、密封螺母25、垫圈26、密封塞27、传输线28、O型密封圈29。

具体实施方式

如图1所示，一种黏性土体渗透系数的测量装置包括检测仪1、衬管2、筛漏管3、底托盘4、气阀5、压缩机6、方向阀7、压力表8、加长杆9、提拉绳10；筛漏管3套装在衬管2中，底托盘4装在筛漏管3的下端部，检测仪1放置在衬管2中，位于筛漏管3的上端部，压力表8、气阀5、方向阀7、压缩机6通过导气管依次连接在检测仪1上，加长杆9装在检测仪1的推杆上，提拉绳10系在检测仪1的转换开关20上。

如图2所示，检测仪包括压力传感器11、端盖12、平衡水管13、内胆管14、橡胶气囊15、法兰16、紧箍圈17、密封垫18、止退螺母19、转换开关20、唇形密封圈21、推杆22、记录仪23、进气管24、密封螺母25、垫圈26、密封塞27、传输线28、O型密封圈29；压力传感器11安装在端盖12上，通过传输线28与记录仪23相连接，传输线28经过法兰16的孔中装有密封塞27，内胆管14在橡胶气囊15中，在内胆管14的两端有两个紧箍圈17将橡胶气囊15扎紧在内胆管14上，法兰16、端盖12分别装在内胆管14的上下两个端口，在法兰16和端盖12的外圆柱面上均装有一对O型密封圈29，在法兰16和端盖12的中心孔内均装有一个唇形密封圈21，平衡水管13的两端通过两个止退螺母19分别固定在法兰16、端盖12上，在彼此的接触面处均装有密封垫18，在平衡水管13的上端口，装有转换开关20，推杆22通过法兰16和端盖12的中心孔，贯穿上下，进气管24通过密封螺母25、垫圈26安装在法兰16上，一端口在外，另一端口伸进内胆管14中。

如图3所示，在测量前先将衬管2、筛漏管3和底托盘4组装成压管组件；衬管套在筛漏管3外，底托盘4装在筛漏管3的底端，将压管组件放入钻好的孔中时，只要施加一定压力给衬管2，衬管2推动底托盘4，底托盘4带动筛漏管3向下行，压管组件就可以进入到孔的预定深度。衬管2的内径稍大于筛漏管3的外径，长度应等于钻孔深度，筛漏管3是像筛子一样有小孔分布在管子的圆柱面上，水可以通过，但大的砂粒是通不过的，底托盘4是有凸台的圆盘类零件，凸台装入筛漏管3的端部，与筛漏管3的内孔形成过盈配合，能够承受较大的推力而不脱出。

端盖12是个带凸沿的圆盘类零件，在它的外圆柱面上设有两条沉槽，是用来放置O型密封圈29的，以保证端盖12装入内胆管14后，端盖12和内胆管14的接触面密封，即不漏气也不漏水；在端盖12的盘面上设有三个通孔，其中两个通孔是用来安装压力传感器11和平衡水管13的，在安装的位置都配有密封垫18，保证不漏气不漏水，另一个是中心孔，是用来安装推杆22的，在中心孔的端口，设有沉槽，是用来放置唇形密封圈21的，以保证推杆22通过端盖12中心孔，即不漏气也不漏水。

平衡水管13是一根竖直安装的直管，它的上端部安装在法兰16上，下端安装在端盖12上，分别通过两个止退螺母19固定，在平衡水管13的上端口，装有转换开关20，可以根据需要控制流经平衡水管13的水流，平衡水管13和转换开关20共同构成了上下水压自动调节平衡系统，在这里的作用有两个：其一是过压释放,当向检测仪1充气，橡胶气囊15腹胀的同时,对检测仪1下部水体会产生一定的压力,过量的压力可以通过平衡水管13向上释放掉,作用二是调节水位,测量前如果水位不够高或没恢复到原来水位,可以通过转换开关20来调节。

内胆管14是不锈钢薄壁圆管，是检测仪的主骨架，起着承上启下的作用，在它的上端装有法兰16，下端装有端盖12，在它的外部裹有橡胶气囊15，在它的圆柱面上有数个圆形通孔，通孔是作为由进气管进来的气体流向橡胶气囊15的必要通道。

如图4所示,是法兰16的剖面图,法兰16与端盖12很相似，外形大小都一样，在它的外圆柱面上，有两条放置O型密封圈29的沉槽，在中心孔的上端口，设有装唇形密封圈21的沉坑，盘面上有一个装平衡水管13的通孔；不同之处是在法兰16的盘面上另有两个通孔，其中一个小孔是用来通过传输线22的，在孔中放有密封塞27，另外一个小孔是用来安装进气管24的，由密封螺母25和垫圈26将进气管24固定在法兰16上，并确保接触面不漏气不漏水。

记录仪23是有储存和读取功能的电子元件，通过传输线28与压力传感器11相连接，压力传感器11将感应到的压力实时传输给记录仪23，记录仪23按照预先设定的算法规则，处理传输来的信息，并把处理好的信息数据记录储存在记录仪23的储存卡中，以备调取拷贝。

推杆22是两端封闭中空的不锈钢管，安装在端盖12和法兰16的中心孔中，外圆柱面直接与一对唇形密封圈21接触，在外力作用下可以上下运动。在使用中,可根据实际需要在推杆22的上端加接加长杆9。

黏性土体渗透系数的测量装置的测量方法步骤如下：

1)钻孔压管：首先要将衬管2、筛漏管3和底托盘4组装成压管组件，在需要测量的土体内钻孔，将压管组件压入钻好的孔中，待到预定的深度，将衬管2回提，回提长度不超过筛漏管3的长度，固定好衬管2的位置，向原钻孔的筛漏管3周围回填粗砂粒，衬管2周围回填水泥浆封堵；

2)检测仪就位：将连通充气系统的检测仪1放入预埋好的衬管2中，放置在筛漏管3上，开启压缩机6，向检测仪1充气，橡胶气囊15逐渐打开，将检测仪1与衬管2之间的缝隙堵死，使检测仪1以下的部位形成密闭的空腔，直至压力表8读数达到预定值，关停压缩机6；

3)水位恢复：在向检测仪1充气后，静等3～5分钟，待受影响的水位恢复，使检测仪1上下端面的水压平衡，然后拉动提拉绳10，使转换开关20处于关闭状态；

4)推杆加压：再静等3～5分钟，待筛漏管3内与渗透层间水压平衡后，推动推杆22，推杆22向下挤压筛漏管3中的水，受压的水通过筛漏管3向土体渗透；

5)数据处理：压力传感器11将测到的水压力值实时地传输给记录仪23，记录仪23存储压力值，计算被测土体的渗透系数。

该黏性土体渗透系数的测量装置的工作原理：将该测量装置放入钻好的孔中，向其周围回填粗砂粒，水泥浆封堵，使其装置周围不泄漏；检测仪放置到适当的位置后，通过向检测仪中充气，橡胶气囊腹胀，将衬管封堵，使检测仪下部形成隔离的测试腔。通过推杆向下运动，在封闭的测试腔内产生超静水压力，在超静水压力作用下，水向周边土体逐渐渗透消散，渗透消散的速度取决于土体的透水能力。随着水向四周的渗透消散，超静水压力逐渐减小，压力传感器记录此超静水压力的变化过程，得到封闭测试腔超静水压力随时间变化的曲线，可以用于计算土体的渗透系数。