一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置

本技术专利属于土体渗透，具体涉及一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置。

背景技术：

1、岩土的渗透系数又称水力传导系数，土壤渗透系数决定于土壤质地，它既是一个代表土的渗透性强弱的定量指标，也是渗流计算时必须用到的一个基本参数。此外还被广泛应用与岩土工程学、环境工程学、土壤学等多个学科，涉及工程建设领域、环境领域、农业领域，具有非常大的应用范围。因此，准确的测定土的渗透系数是一项十分重要的工作。设计出一套准确、快速测量渗透系数的方法或装置也变得尤为重要。

2、近几年来，市面上的渗透系数检测装置多种多样，但现阶段渗透系数k的试验多是基于二维坐标系下，基于x、y、z三个方向下的渗透系数测量以及斜向渗流系数测量相关方面的研究较为缺乏，且由于在地下工程施工过程中很多时候需要勘探监测土体多个方向的渗透系数，若逐个方向布设仪器进行测试较为繁琐，为此本实用新型提出一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置。

技术实现思路

1、本专利所要解决的问题是在三维渗流场作用下如何量测出土体的横向、竖向、斜向三维渗透流量，并通过简单推导计算出土体在x、y、z三个主方向的渗透系数，以及xz、yz两个侧方向的渗流系数。本装置主体构造简单，制作成本低，且可以化繁为简，大大提高了效率；具有重复利用性，为三维渗透试验提供了便捷方法。

2、为了解决上述问题，本专利采用的技术方案是：一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：包括三轴加压装置，三维渗流测试装置主体，加压盖和橡胶套，四个螺丝，五根pvc导管，五个接水烧杯，秒表，滤纸若干，透水塑料板若干；所述三维渗流测试装置主体中间置样口四周和底部连通；所述三维渗流测试装置主体上部放置加压盖和橡胶套，并通过所述四个螺丝进行固定；所述三轴加压装置连接套有橡胶圈的加压盖；所述五根pvc导管与三维渗流测试装置主体的出水口相连，所述五个接水烧杯放置在导管正下方。

3、所述三轴加压装置包括三轴压力室和加压盖两部分，三轴加压装置的作用是给三维渗流装置进行加压，目的是加快三维渗流装置内土试样的固结。

4、所述三维渗流测试装置主体顶部为八边形，中间有一个圆形的口便于放置土试样，侧面为六边形和三角形组合而成，四个出水口处于贯通状态，下端为四边形出水口。

5、所述加压盖和橡胶套是与三维渗流主体适配的盖子以及环形橡胶套，橡胶套放置于加压盖与三维渗流测试装置主体之间，在加压时起到密封的作用。

6、所述四个螺丝为钢制螺丝，用于加固加压盖和三维渗流测试装置主体。

7、所述五根pvc导管为长40cm的pvc管，便于将渗透出的水导入到烧杯中。

8、所述烧杯容积为100ml的烧杯，目的是收集渗出的水，进而方便肉眼读出渗水量q。

9、所述秒表用于记录渗水时间。

10、所述滤纸、透水塑料板应在放置土样前铺好，目的是防止土样溢出，起到支撑和过滤土样的作用。

11、本实用新型的有益效果是：功能上本发明可以最多测量四个方向的渗透系数，将传统的渗流测试装置集为一体，化繁为简，大大提高了试验效率；结构上本装置主体构造简单，制作成本低，具有重复利用性，且方便操作和计算，为实际工程中三维渗透系数测试提供有力技术支持。

技术特征：

1.一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：包括三轴加压装置(1)，三维渗流测试装置主体(2)，加压盖和橡胶套(3)，四个螺丝(4)，五根pvc导管(5)，五个接水烧杯(6)，秒表，滤纸若干，透水塑料板若干；所述三维渗流测试装置主体(2)中间置样口四周和底部连通；所述三维渗流测试装置主体(2)上部放置加压盖和橡胶套(3)，并通过所述四个螺丝(4)进行固定；所述三轴加压装置(1)连接加压盖和橡胶套(3)；所述五根pvc导管(5)与三维渗流测试装置主体(2)的出水口相连，所述五个接水烧杯(6)放置在导管正下方。

2.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述三轴加压装置(1)包括三轴压力室和加压盖两部分，三轴加压装置的作用是给三维渗流装置进行加压，目的是加快三维渗流装置内土试样的固结。

3.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述三维渗流测试装置主体(2)顶部为八边形，中间有一个圆形的口便于放置土试样，侧面为六边形和三角形组合而成，四个出水口处于贯通状态，下端为四边形出水口。

4.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述加压盖和橡胶套(3)是与三维渗流主体适配的盖子以及环形橡胶套，橡胶套放置于加压盖与三维渗流测试装置主体之间，在加压时起到密封的作用。

5.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述四个螺丝(4)为钢制螺丝，用于加固加压盖和三维渗流测试装置主体。

6.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述五根pvc导管(5)为长40cm的pvc管，便于将渗透出的水导入到烧杯中。

7.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述烧杯(6)容积为100ml的烧杯，目的是收集渗出的水，进而方便肉眼读出渗水量q。

8.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述秒表用于记录渗水时间。

9.根据权利要求1所述的一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置，其特征是：所述滤纸、透水塑料板应在放置土样前铺好，目的是防止土样溢出，起到支撑和过滤土样的作用。

技术总结
本技术提供一种在三维渗流场下测定土体渗透系数的装置(如图1)，其特征是：包括三轴加压装置，三维渗流测试装置主体(如图2)，加压盖和橡胶套，四个螺丝，五根PVC导管，五个接水烧杯，秒表，滤纸若干，透水塑料板若干。具体连接方式：三维渗流测试装置主体置样口四周和底部放置透水塑料板和滤纸，装置主体上部放置加压盖和橡胶套，用螺丝进行固定；三轴加压装置连接套有橡胶圈的加压盖；PVC导管与三维渗流测试装置主体的出水口相连，并将烧杯放在导管正下方。测量斜向渗流系数只需把斜向渗流系数测量装置(如图4)放进置样口中再重复上述步骤即可。本技术的有益效果是：本装置能大幅提高渗流试验效率，操作简便，可重复使用。

技术研发人员：赵立颖,李顺群,蔡田明,张帅伟,刘海强,银利军,方大转,包义勇
受保护的技术使用者：天津城建大学
技术研发日：20230421
技术公布日：2024/3/21