一种野外测定冻土下渗率的实验装置的制作方法

本实用新型涉及土壤渗透系数测定装置，具体涉及一种野外测定冻土下渗率的实验装置。

背景技术：

野外测定包气带非饱和松散岩层的渗透系数最常用的是试坑法，单环法和双环法。实验原理为在一定的水文地质边界以内，向地表松散岩层进行注水，使渗入的水量达到稳定，即单位时间的渗入水量近似相等时，再利用达西定律的原理求出渗透系数(K)值。

(1)试坑法，在表层干土中挖一试坑，坑底要高出潜水位3-5m。向试坑内均匀注水，使试坑中的水位始终高出坑底约10cm。在坑底设置标尺，以观测坑内水位。求出单位时间内从坑底渗入的水量Q，除以坑底面积F，即得出平均渗透速度v＝Q/F。当坑内水柱高度不变(等于10cm)时，可以认为水头梯度近于 1，因而K＝v。

(2)单环法，在试坑底嵌入一高为20cm、直径为35.75cm的铁环(铁环内所圈定面积为1000cm²)。试验开始时，用马里奥特瓶控制环内水柱，保持在 10cm高度上。试验一直进行到渗入水量Q固定不变时为止，就可按下式计算此时的渗透速度：v＝Q/F。所得的渗透速度即为该岩(土)层的渗透系数值。还可通过系统记录一定时间段(例如每30min)内的渗水量，求得各个时间段内的平均渗透速度据此编绘渗透速度历时曲线图。渗透速度随时间逐渐减小，直至减小到趋于常数(呈水平线)，此时的渗透速度即为所求的渗透系数值。

(3)双环法，在坑底嵌入两个高约20cm，直径分别为0.25m和0.5m的铁环，试验时同时往内、外铁环内注水，并保持内外环的水柱都保持在同一高度，以0.1m为宜，由于外环渗透场的约束作用使内环的水只能垂向渗入，因而排除了侧向渗流的误差，因此它比试坑法和单环法的精度都高。

双环法测野外渗透系数SK-500型试坑双环注水试验装置，试验的结果更接近实际情况。利用这个试验资料研究区域性水均衡以及水库、灌区、渠道渗漏量等都是十分重要的。实验原理：在一定的水文地质边界以内，向地表松散岩层进行注水，使渗入的水量达到稳定，即单位时间的渗入水量近似相等时，再利用达西定律的原理求出渗透系数(K)值。在坑底嵌入两个高约20cm，直径分别为 0.25m和0.5m的铁环，试验时同时往内、外铁环内注水，并保持内外环的水柱都保持在同一高度，以0.1m为宜，由于外环渗透场的约束作用使内环的水只能垂向渗入，因而排除了侧向渗流的误差，精度高。

现有单环、双环渗水实验装置比较适合用在地表松散岩层，针对干寒地区的冻土，由于其土质较硬，现有的单环、双环装置很难嵌入冻土层中，因此冻土下渗率参数测定存在困难。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服上述缺陷及现有条件不足，提供一种野外测定冻土下渗率的实验装置。对于开展季节性冻土冻结程度研究提供设备支撑。

本实用新型的技术方案：一种野外测定冻土下渗率的实验装置，包括储水桶、固定架、第一铁环、第二铁环、辅助手柄和敲击锤；

所述储水桶有两个，所述固定架固定所述储水桶，使其架空、倒立；

所述第一铁环直径是第二铁环的二倍，且高度相同，第一铁环和第二铁环下边沿均设有刺入冻土的刺入部；

所述辅助手柄包括圆形的下压盖板、敲击端及连接下压盖板和敲击端的连接杆，所述下压盖板远离敲击端一侧嵌套设置第一限位圆环和第二限位圆环，第一铁环可嵌套进第一限位圆环，第二铁环可嵌套进第二限位圆环。

刺入部，可便捷、快速的将铁环插入冻土中，辅助手柄和敲击锤配合使用，将第一、第二铁环嵌套进辅助手柄的第一、第二限位圆环，用敲击锤敲击辅助手柄的敲击端，下压盖板向下位移，压迫第一铁环、第二铁环插入冻土。

优选的，所述第一铁环和第二铁环内侧均设有刻度，便于观察注水高度。

优选的，所述连接杆上设有固定卡座，敲击锤的手柄卡入所述固定卡座。便于固定敲击锤。

优选的，所述刺入部为锯齿状的凸刺，有利于快速刺入土壤。

优选的，所述凸刺为直角三角形。

优选的，还包括两根软管，其上端分别连接储水桶、下端分别伸入第一铁环和第二铁环。

优选的，所述两根软管上均设有控制阀，便于控制注水速度。

优选的，所述固定架包括两个平行的固定板及若干支撑腿，所述支撑腿上螺纹连接螺母，螺母固定固定板位置，固定板上嵌入式固定储水桶。

优选的，所述支撑腿底部设有固定钉，可将支撑腿插入土壤中，使固定架更加稳定。

本实用新型优点：

1、本实用新型结构简单，实用性强，便于在野外，进行冻土下渗率的测定。

2、本实用新型辅助手柄和敲击锤配合使用，将第一、第二铁环嵌套进辅助手柄的第一、第二限位圆环，用敲击锤敲击辅助手柄的敲击端，下压盖板向下位移，压迫第一铁环、第二铁环插入冻土。刺入部，可便捷、快速的将铁环插入冻土中。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型第一限位圆环和第二限位圆环位置关系图；

图3为本实用新型凸刺形状结构示意图；

图中：储水桶-1，固定架-2，第一铁环-3，第二铁环-4，辅助手柄-5，敲击锤-6，凸刺-7，下压盖板-8，敲击端-9，连接杆-10，第一限位圆环-11，第二限位圆环-12，刻度-13，固定卡座-14，软管-15，控制阀-16，固定板-17，支撑腿-18，螺母-19，固定钉-20。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种修改或改动，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1-3所示一种野外测定冻土下渗率的实验装置，包括储水桶1、固定架 2、第一铁环3、第二铁环4、辅助手柄5和敲击锤6。

所述储水桶1有两个，所述固定架2固定所述储水桶1，使其架空、倒立；所述固定架2包括两个平行的固定板17及若干支撑腿18，支撑腿18底部设有固定钉20，支撑腿18上螺纹连接螺母19，螺母19固定固定板17位置，固定板17上嵌入式固定储水桶1。

所述第一铁环3直径是第二铁环4的二倍，且高度相同，第一铁环3和第二铁环4下边沿均设有刺入冻土的刺入部；所述刺入部为锯齿状的凸刺7，凸刺7 为直角三角形。所述第一铁环3和第二铁环4内侧均设有刻度13。还包括设有控制阀16的两根软管15，其上端分别连接储水桶1、下端分别伸入第一铁环3 和第二铁环4。

所述辅助手柄5包括圆形的下压盖板8、敲击端9及连接下压盖板8和敲击端9的连接杆10，所述下压盖板8远离敲击端9一侧嵌套设置第一限位圆环11 和第二限位圆环12，第一铁环3可嵌套进第一限位圆环11，第二铁环4可嵌套进第二限位圆环12。所述连接杆10上设有固定卡座14，敲击锤6的手柄卡入所述固定卡座14。

使用时，第二铁环4套在第一铁环3内，并使其嵌套进第二限位圆环12和第一限位圆环11，用敲击锤6不断敲打辅助手柄5的敲击端9，压迫第一铁环3 和第二铁环4插入冻土中，第一铁环3和第二铁环4下边沿的凸刺7，有利于铁环的快速插入；将固定架2的固定钉20插入土壤进行固定，储水桶固定于固定板17上，将两根软管15分别伸入第一铁环3和第二铁环4，往两个铁环内注水，并保持环内的水柱都在同一高度，以0.1m为宜，利用控制阀16调整注水速度，通过刻度13观察水位。按一定的时间间隔观测渗入水量。开始时因渗入量大，观测间隔时间要短，稍后可按一定时间间隔比如每10分钟观测一次，直至单位时间渗入水量达到相对稳定，再延续2～4小时即可结束试验。