一种室内滤纸法测土壤总吸力和水分运移的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种室内滤纸法测土壤总吸力和水分运移的装置，它包括土柱筒，所述土柱筒为空心圆柱体，土柱筒设置在正方形底座上，土柱筒的左侧面固定设置有多个等间距的左侧套筒，土柱筒的右侧面固定设置有多个等间距的右侧套筒；所述左侧套筒和右侧套筒所在的土柱筒侧壁上分别加工有左侧圆孔和右侧圆孔；所述左侧套孔和右侧套筒分别套装有左测量管和右测量管。该装置在管身不同高度处设置放置滤纸的模块，可同时测量不同深度的土壤总吸力和土柱中的水分运移过程。
【专利说明】
一种室内滤纸法测土壤总吸力和水分运移的装置
技术领域
[0001]本实用新型是基于滤纸法室内测量土壤总吸力，水分运移的装置，涉及岩土工程技术领域。
【背景技术】
[0002]滤纸法是测量非饱和土土水特征曲线的一种常用方法，具有使用成本低，吸力测量范围大等优点。其作用原理是:建立在滤纸能够同具有一定吸力的土通过水汽迀移达到平衡的理论基础上。实际研究中通常测量的土的吸力有两种，一种是总吸力，它由基质吸力和渗透吸力两部分组成；另一种是基质吸力，其大小取决于土体的毛细作用、土体结构和表面张力等因素。利用滤纸法这两种吸力都可以被测试出来，使用滤纸法的一般过程是首先将通过试验得到反映滤纸含水率与土壤吸力之间关系的率定曲线，然后将滤纸与待测土样放在一起置于密闭环境中(当滤纸与土样接触时测得的是土体基质吸力值，当滤纸与土样不接触时测得的是土体总吸力值)，待滤纸质量不再变化后测量滤纸含水率，通过率定曲线最终反算出待测土样的吸力值。
[0003]目前，有关滤纸法测土体吸力的试验大多都在实验室进行，即将从野外取回的土样经过扰动制样后，将待测土样与滤纸一起放入一个密封的罐子当中经过一段时间后测量滤纸和土体的含水率，通过同时测定多个土样的含水率和吸力值得到土样的土水特征曲线。这种方法操作起来比较简单方便，然而不足的是不能测量土柱不同深度处土壤的总吸力和土柱中水分的运移。
【实用新型内容】
[0004]在测量土壤总吸力的过程中，为了探究土柱中水分运移过程和土柱不同深度处土的总吸力值，本实用新型提供了一种基于滤纸法的土壤总吸力测量装置，该装置在管身不同高度处设置放置滤纸的模块，可同时测量不同深度的土壤总吸力和土柱中的水分运移过程。
[0005]为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的:一种室内滤纸法测土壤总吸力和水分运移的装置，它包括土柱筒，所述土柱筒为空心圆柱体，土柱筒设置在正方形底座上，土柱筒的左侧面固定设置有多个等间距的左侧套筒，土柱筒的右侧面固定设置有多个等间距的右侧套筒;所述左侧套筒和右侧套筒所在的土柱筒侧壁上分别加工有左侧圆孔和右侧圆孔;所述左侧套筒和右侧套筒分别套装有左测量管和右测量管。
[0006]所述左侧套筒和右侧套筒的轴心线有高度差。
[0007]所述左测量管和右测量管分别通过插装可拆卸的方式安装在左侧套筒和右侧套筒内部。
[0008]所述左测量管和右测量管内部都设置有圆环。
[0009]所述左测量管和右测量管分别通过左侧圆孔和右侧圆孔与土柱筒进行水汽交换。
[0010]所述土柱筒、左测量管和右测量管都采用有机透明玻璃材料制成。
[0011]所述左测量管和右测量管内部设置有滤纸，所述滤纸通过圆环固定。
[0012]本实用新型有如下有益效果:
[0013]1、左测量管和右测量管的作用是作为滤纸的载体，测量管一端开口，保证土壤与滤纸之间能进行水分运移，一端密封，确保密闭环境。
[0014]2、左测量管和右测量管有凸起圆环，避免滤纸与测量管的筒壁接触。
[0015]3、土柱筒下面为正方形底座，保证土柱筒能平稳竖立，上方开敞，土柱体与大气接触。土柱筒两侧分别有两排圆孔，一边9个，一边10个交错排列。
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0017]图1是本实用新型装置的主视图。
[0018]图2是本实用新型装置的主剖视图。
[0019]图3是本实用新型装置的俯视图。
[0020]图4是本实用新型装置的侧视图。
[0021 ]图中:土柱筒1、左测量管2、左侧圆孔3、左侧套筒4、正方形底座5、右侧套筒6、右侧圆孔7、右测量管8、圆环9。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
[0023]如图1-4所示，一种室内滤纸法测土壤总吸力和水分运移的装置，它包括土柱筒I，所述土柱筒I为空心圆柱体，土柱筒I设置在正方形底座5上，土柱筒I的左侧面固定设置有多个等间距的左侧套筒4，土柱筒I的右侧面固定设置有多个等间距的右侧套筒6;所述左侧套筒4和右侧套筒6所在的土柱筒I侧壁上分别加工有左侧圆孔3和右侧圆孔7;所述左侧套筒4和右侧套筒6分别套装有左测量管2和右测量管8。
[0024]进一步的，所述左侧套筒4和右侧套筒6的轴心线有高度差。
[0025]进一步的，所述左测量管2和右测量管8分别通过插装可拆卸的方式安装在左侧套筒4和右侧套筒6内部。
[0026]进一步的，所述左测量管2和右测量管8内部都设置有圆环9。
[0027]进一步的，所述左测量管2和右测量管8分别通过左侧圆孔3和右侧圆孔7与土柱筒I进行水汽交换。
[0028]进一步的，所述土柱筒1、左测量管2和右测量管8都采用有机透明玻璃材料制成。
[0029]进一步的，所述左测量管2和右测量管8内部设置有滤纸，所述滤纸通过圆环9固定。
[0030]优选的在实施例中:
[0031 ] 所述土柱筒I的外径为100mm，内径为94mm，高度为550mm。
[0032]所述正方形底座5的尺寸为150mmX 150mm，厚度为5mm。
[0033]所述左侧套筒4和右侧套筒6的内外径分别为20mm和24_，长度为15mm。
[0034]所述相邻左侧圆孔3和右侧圆孔7中心线之间的间距为50mm。
[0035]所述左测量管2和右测量管8的外形尺寸为:高X外径X厚度=65mm X 20mm X 2mm。
[0036]所述圆环9内外径分别为6mm和8mm。
[0037]所述左侧套筒4的数量为9个，所述右侧套筒6的数量为10个。
[0038]本实用新型的具体工作过程和工作原理为:
[0039]首先，配制一定含水量的土样，填充到土柱筒中，填充土样时应用测量管的闭口端封堵圆孔，避免填充土样时，土从圆孔中挤出，填充土样后，将直径为5cm的滤纸卷成筒状，用镊子放入测量管中，然后把测量管插入土柱筒上的套孔中。每隔一定的时间用取下测量管，用镊子取出滤纸，用电子天平进行测量。取出滤纸时应尽量减少其暴露在空气中的时间。拔出测量管同时，用小勺从该处的圆孔中掏出小量的土样，并测量它的含水量。测量完数据后，尽快把滤纸放到测量管中，并插入土柱筒上的套孔中。待滤纸的质量不再变化后，说明滤纸与周围土体的水汽交换已经达到平衡。用与测量装置配套的钻孔器在试验区域钻出一定深度的孔洞，然后将两张直径为5cm的滤纸5卷成筒状，用镊子分别放入两个测量筒内部。
[0040]后续如下:
[0041]滤纸水汽交换平衡后称重放入烘箱内烘干，称出滤纸干重后计算出含水率Θ，根据事先在实验室内测定的滤纸率定曲线公式:
[0042]Lmt=12.487-22.31Θ(I)
[0043]式中:Φ为总吸力值，单位为kPa;9为滤纸含水率，单位无量纲I。
[0044]假设滤纸含水率为0.25，则根据公式(I)计算出土体的总吸力为1001.75kPa。
[0045]上述实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种室内滤纸法测土壤总吸力和水分运移的装置，其特征在于:它包括土柱筒(I)，所述土柱筒(I)为空心圆柱体，土柱筒(I)设置在正方形底座(5)上，土柱筒(I)的左侧面固定设置有多个等间距的左侧套筒(4)，土柱筒(I)的右侧面固定设置有多个等间距的右侧套筒(6);所述左侧套筒(4)和右侧套筒(6)所在的土柱筒(I)侧壁上分别加工有左侧圆孔(3)和右侧圆孔(7);所述左侧套筒(4)和右侧套筒(6)分别套装有左测量管(2)和右测量管(8)。2.根据权利要求1所述的一种室内滤纸法测土壤总吸力和水分运移的装置，其特征在于:所述左侧套筒(4)和右侧套筒(6)的轴心线有高度差。3.根据权利要求1所述的一种室内滤纸法测土壤总吸力和水分运移的装置，其特征在于:所述左测量管(2)和右测量管(8)分别通过插装可拆卸的方式安装在左侧套筒(4)和右侧套筒(6)内部。4.根据权利要求1所述的一种室内滤纸法测土壤总吸力和水分运移的装置，其特征在于:所述左测量管(2)和右测量管(8)内部都设置有圆环(9)。5.根据权利要求1所述的一种室内滤纸法测土壤总吸力和水分运移的装置，其特征在于:所述左测量管(2)和右测量管(8)分别通过左侧圆孔(3)和右侧圆孔(7)与土柱筒(I)进行水汽交换。6.根据权利要求1所述的一种室内滤纸法测土壤总吸力和水分运移的装置，其特征在于:所述土柱筒(1)、左测量管(2)和右测量管(8)都采用有机透明玻璃材料制成。7.根据权利要求4所述的一种室内滤纸法测土壤总吸力和水分运移的装置，其特征在于:所述左测量管(2)和右测量管(8)内部设置有滤纸，所述滤纸通过圆环(9)固定。
【文档编号】G01N33/24GK205538958SQ201620256864
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】张华 , 申科, 袁密, 张沣
【申请人】三峡大学