降雨条件下原位土体一维土柱渗透试验装置及方法与流程

本技术涉及土壤渗透试验，具体而言，涉及降雨条件下原位土体一维土柱渗透试验装置及方法。

背景技术：

1、土的渗透性，是指土具有让水等流体通过的性质，与强度和变形性能一样，是其比较重要的物理力学性质与工程性质。土的渗透性的强弱一般用渗透系数进行衡量，渗透系数对边坡稳定、土体固结和河堤及坝体的安全等工程问题都具有重要的影响。渗透破坏的力学机制是水土相互作用的结果，当水流的拖拽力打破土颗粒的静力平衡时，在土体内部就会形成含土颗粒水流的移动，从而进一步影响到土体的整体稳定性。因此，对土体渗透系数与渗透破坏特性的研究十分必要。

2、相关技术中土体渗透试验通过水淹没土体，通过测量加入水和放出水的量，测算土体渗透，但是不便于模拟在降雨的条件下土壤的渗透，检测土壤渗透的速率以及土壤含水量，而土壤渗透的速率以及土壤含水量影响土壤稳定性的性能。

技术实现思路

1、本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出降雨条件下原位土体一维土柱渗透试验装置及方法，所述降雨条件下原位土体一维土柱渗透试验装置可直接观察渗透速率和渗透变形的功能并且可获取试验过程中的含水率时程曲线，以便研究土柱的渗流场变化规律，还具有模拟雨盒距离模拟土柱顶端的间距的效果，以减少降雨对土柱边界的影响。

2、第一方面，根据本技术实施例提供降雨条件下原位土体一维土柱渗透试验装置，包括：模拟土体和降雨模拟系统。

3、所述模拟土体包括试验土堆、模拟土柱和含水量传感器，所述试验土堆上构造有试验槽，所述模拟土柱构建于所述试验槽内，所述含水量传感器等间隔设置于所述模拟土柱侧壁，所述降雨模拟系统包括稳定支架件、模拟雨盒和调节机构，所述稳定支架件插接固定于所述试验土堆内，且横跨所述试验槽，所述调节机构设置于所述稳定支架件上端，所述模拟雨盒安装于所述调节机构底端，所述模拟雨盒位于所述模拟土柱上端，且所述模拟雨盒直径小于所述模拟土柱直径，所述模拟雨盒内存储有亮蓝染色溶液。

4、根据本技术的一些实施例，所述稳定支架件包括稳定支架、支撑杆、第一安装板和固定套筒，所述支撑杆固定连接于所述稳定支架上侧的靠近中部位置，所述第一安装板固定连接于所述支撑杆顶端，所述固定套筒固定连接于所述第一安装板下侧，所述调节机构螺纹连接于所述固定套筒。

5、根据本技术的一些实施例，所述固定套筒和所述第一安装板以及所述支撑杆之间设置有加强板。

6、根据本技术的一些实施例，所述稳定支架包括上侧架体和支腿，所述支腿固定连接于所述上侧架体下侧的四周，所述支腿插入所述试验土堆中。

7、根据本技术的一些实施例，所述上侧架体和所述支腿之间通过第二安装板进行可拆卸式连接固定。

8、根据本技术的一些实施例，所述上侧架体上侧架设有脚踏板。

9、根据本技术的一些实施例，所述模拟雨盒包括雨盒，所述雨盒下侧设置有滴定孔。

10、根据本技术的一些实施例，所述雨盒下侧的周边固定套接有连接板，所述连接板通过可拆卸的方式连接于所述调节机构下侧，所述连接板和所述调节机构之间设置有缓冲垫，所述连接板将所述缓冲垫压紧于所述调节机构。

11、根据本技术的一些实施例，所述调节机构包括调节螺杆部、固定部和安装部，所述调节螺杆部转动连接于所述固定部，所述安装部固定连接于所述固定部下侧，所述模拟雨盒固定连接于所述安装部下侧。

12、根据本技术的一些实施例，该降雨条件下原位土体一维土柱渗透试验装置还包括挖掘保护组件，所述挖掘保护组件包括加接件、破土套筒和第一连接块，所述加接件相互对接成加长套，所述加接件包括半环形护板、第二连接块、第一安装块和连接螺栓，所述第二连接块固定连接于所述半环形护板上侧，所述第一安装块固定连接于所述半环形护板下侧，最上端所述加长套的所述第二连接块通过所述连接螺栓固定连接于所述安装部，所述加长套下侧的所述第一安装块和相邻所述加长套上侧的所述第二连接块通过所述连接螺栓固定连接，相邻所述加长套上所述半环形护板的对接处交错布置，所述第一连接块固定连接于所述破土套筒上侧，所述破土套筒下侧设置有环形刀口，最下端所述加长套的所述第一安装块通过所述连接螺栓固定连接于所述第一连接块，所述第一连接块和所述第二连接块下端均设置为斜坡面，所述固定部上侧固定连接有定位杆，所述定位杆滑动贯穿于所述稳定支架件。

13、根据本技术的一些实施例，所述调节螺杆部包括调节螺杆、限位板、两个推力球轴承和压紧螺母，所述调节螺杆穿过所述固定部，所述限位板固定连接于所述调节螺杆底端，两个所述推力球轴承均套接于所述调节螺杆，且两个所述推力球轴承分别位于所述固定部两侧，所述压紧螺母螺纹套接于所述调节螺杆，所述压紧螺母将两个所述推力球轴承和所述固定部压紧于所述限位板。

14、根据本技术的一些实施例，所述调节螺杆顶端固定连接有手轮。

15、根据本技术的一些实施例，所述固定部包括固定板，所述固定板的周边均匀开设有通孔，所述调节螺杆下端穿过所述固定板，两个所述推力球轴承分别位于所述固定板两侧。

16、根据本技术的一些实施例，所述安装部包括安装套筒、第三连接块和第二安装块，所述第三连接块固定连接于所述安装套筒上侧外壁，所述第三连接块通过所述连接螺栓固定连接于所述固定板，所述第二安装块固定连接于所述安装套筒下侧外壁，所述第二安装块通过所述连接螺栓固定连接于最上端所述加长套的所述第二连接块。

17、第二方面，根据本技术实施例提供降雨条件下原位土体一维土柱渗透试验方法，利用权利要求-任意一项所述的降雨条件下原位土体一维土柱渗透试验装置进行，其特征在于，包括以下步骤：

18、现场选择适宜的试验场地作为试验土堆；

19、在试验土堆内架设稳定支架件；

20、将调节机构调节至稳定支架件上端位置；

21、在试验土堆上开挖试验槽和模拟土柱，模拟土柱规格为直径1米且高2米；

22、按间距0.5米等间隔布设含水量传感器，水量传感器接入信息收集系统；

23、安装模拟雨盒，通过调节机构调节模拟雨盒至靠近模拟土柱顶端位置；

24、向模拟雨盒内加入亮蓝染色溶液，亮蓝染色溶液为浓度4g/l的食品级亮蓝染色溶液；

25、通过亮蓝染色溶液观察渗透的速率，通过含水量传感器获取试验过程中的含水率时程曲线。

26、本技术的有益效果是：稳定支架件架设在试验土堆上，构建模拟土柱，使模拟雨盒和模拟土柱处于相对的位置，模拟雨盒小于所述模拟土柱直径影响降雨对边界的影响，将模拟雨盒安装于调节机构，通过调节机构调节模拟雨盒距离模拟土柱顶端的位置，减少模拟雨盒距离模拟土柱顶端的间距较大时，受环境风力等影响导致模拟降雨飘至模拟土柱侧壁的情况发生，减少模拟土柱的边界因模拟降雨影响局部坍塌的情况发生，在模拟雨盒内加注亮蓝染色溶液，可通过缓慢滴定的方式对模拟土柱进行水量补给，通过亮蓝染色溶液可直接观察渗透速率以及观察渗透变形迹象，通过含水量传感器可获取试验过程中的含水率时程曲线，以便研究模拟土柱的渗流场变化规律。

27、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。