土層滲透系數(shù)原位測(cè)試裝置及其測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及土層滲透系數(shù)原位測(cè)試裝置及其測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在巖土工程勘察領(lǐng)域，往往需要進(jìn)行一系列的原位測(cè)試，了解場(chǎng)地區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)特性。其中滲透系數(shù)原位測(cè)試是比較常見的一種可了解水文地質(zhì)特性的原位試驗(yàn)。目前常用的測(cè)試手段為抽水試驗(yàn)、注水試驗(yàn)，然此兩種方法只能配合鉆機(jī)使用，且無法進(jìn)行特定范圍內(nèi)土體滲透特性的測(cè)試工作。由于室內(nèi)進(jìn)行土體滲透系數(shù)測(cè)定工作，涉及到取樣質(zhì)量的優(yōu)劣，且忽略了太多的邊界條件，造成試驗(yàn)結(jié)果往往不盡如人意。目前并無方便、快捷儀器，能夠根據(jù)工程設(shè)計(jì)需要，進(jìn)行特定區(qū)域內(nèi)土體滲透系數(shù)的測(cè)試工作，方便巖土設(shè)計(jì)人員有針對(duì)性的測(cè)試特定土體的原位滲透系數(shù)。因此便于各工程技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)使用的土層滲透系數(shù)原位測(cè)試裝置顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了土層滲透系數(shù)原位測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，裝置包括驅(qū)動(dòng)裝置和由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)起落的測(cè)試筒，可在場(chǎng)地內(nèi)的任意探孔內(nèi)測(cè)得指定深度的土體滲透系數(shù)。
[0004]本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:
一種土層滲透系數(shù)原位測(cè)試裝置，其特征在于:所述測(cè)試裝置包括測(cè)試筒和驅(qū)動(dòng)控制箱，所述測(cè)試筒表面開設(shè)有進(jìn)水孔，內(nèi)部設(shè)置有抽水泵和水壓傳感器，所述驅(qū)動(dòng)控制箱中設(shè)置有升降機(jī)構(gòu)，所述升降機(jī)構(gòu)的牽引線與所述測(cè)試筒連接固定，所述驅(qū)動(dòng)控制箱通過所述升降機(jī)構(gòu)控制所述測(cè)試筒的起落，所牽引線由導(dǎo)水管、傳感線和承重線構(gòu)成，其中所述傳感線與所述水壓傳感器連接，所述導(dǎo)水管與所述抽水泵連接，所述承重線與所述測(cè)試筒連接固定。
[0005]所述測(cè)試筒的頂部和底部分別設(shè)置有隔水板，所述隔水板分別固定連接有一旋轉(zhuǎn)齒輪，所述旋轉(zhuǎn)齒輪由所述驅(qū)動(dòng)控制箱連接驅(qū)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)齒輪驅(qū)動(dòng)所述隔水板轉(zhuǎn)動(dòng)展開或轉(zhuǎn)動(dòng)收攏。
[0006]所述測(cè)試筒的中心設(shè)置有硬管，所述牽引線穿設(shè)于所述硬管的內(nèi)部。
[0007]所述測(cè)試筒和所述硬管的豎直方向上分別設(shè)置有伸縮節(jié)。
[0008]涉及上述的土層滲透系數(shù)原位測(cè)試裝置的土層滲透系數(shù)原位測(cè)試方法，其特征在于:所述測(cè)試方法至少包括以下步驟:
通過所述驅(qū)動(dòng)控制箱中所述升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，將所述測(cè)試筒放入指定的土層深度范圍，所述測(cè)試筒的長度與所述土體深度范圍相吻合；
通過所述驅(qū)動(dòng)控制箱驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)齒輪旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)齒輪驅(qū)動(dòng)所述隔水板展開并插入所述土體之中；
通過所述驅(qū)動(dòng)控制箱啟動(dòng)所述抽水泵抽吸指定深度的土體的地下水，并通過所述水壓傳感器測(cè)量所述測(cè)試筒內(nèi)水量的壓力值。
[0009]根據(jù)土層滲透系數(shù)原位測(cè)試所要求測(cè)量的土層深度范圍調(diào)整所述測(cè)試筒上的伸縮節(jié)，使所述測(cè)試筒的長度與所述土層深度范圍相同。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:可配合場(chǎng)地內(nèi)的任意探孔使用；可測(cè)得指定深度的土體滲透系數(shù)；具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)、攜帶方便、實(shí)用性強(qiáng)、設(shè)計(jì)新穎等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中測(cè)試筒外圍的濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明中測(cè)試筒底部的濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:
如圖1-3所示，圖中標(biāo)記1-25分別為:驅(qū)動(dòng)控制箱1、測(cè)試筒2、蓄電池3、電源接口 4、時(shí)間顯示屏5、水壓顯示屏6、繞線圈7、驅(qū)動(dòng)電機(jī)8、控制按鈕9、外殼10、濾網(wǎng)11、抽水泵12、水壓傳感器13、導(dǎo)水管14、傳感線15、旋轉(zhuǎn)齒輪16、隔水板17、硬管18、牽引線19、螺絲環(huán)20、上表面21、排水管22、卡銷23、伸縮節(jié)24、承重線25。
[0013]實(shí)施例:如圖1所示，本實(shí)施例中的土層滲透系數(shù)原位測(cè)試裝置包括驅(qū)動(dòng)控制箱1、測(cè)試筒2，其中驅(qū)動(dòng)控制箱I連接控制測(cè)試筒2。驅(qū)動(dòng)控制箱I內(nèi)設(shè)置有蓄電池3，蓄電池可通過電源接口 4充電，若現(xiàn)場(chǎng)用電方便，此電源接口 4亦可直接連接交流電源使用。驅(qū)動(dòng)控制箱I上表面分布有時(shí)間顯示屏5、水壓顯示屏6和控制按鈕9。
[0014]測(cè)試筒2內(nèi)部中心位置上固定設(shè)置有結(jié)構(gòu)硬管18，測(cè)試筒2的底部設(shè)置有微型抽水泵12和水壓傳感器13。驅(qū)動(dòng)控制箱I的外殼10內(nèi)設(shè)置有由牽引線19、繞線圈7和驅(qū)動(dòng)電機(jī)8構(gòu)成的升降機(jī)構(gòu)，其中牽引線19纏繞在繞線圈7上，其一端與繞線圈7相固定，另一端與測(cè)試筒2相連接，繞線圈7的一端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)8的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸相連接固定。通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)8的驅(qū)動(dòng)繞線圈7旋轉(zhuǎn)，纏繞于繞線圈7上的牽引線19進(jìn)行縮放，從而控制與牽引線19相連接的測(cè)試筒2升降。
[0015]牽引線19可通過端頭螺絲環(huán)20與測(cè)試筒2的硬管18相連接，從而保證了裝置的整體性。牽引線19由導(dǎo)水管14、傳感線15、承重線25以及套裝在其外部的軟管構(gòu)成，導(dǎo)水管14和傳感線15分別通過測(cè)試筒2內(nèi)的結(jié)構(gòu)硬管18連接至測(cè)試筒2底部的微型抽水泵12和水壓傳感器13，而承重線25與測(cè)試筒2的底面相固定，以保證測(cè)試筒2在升降過程中的穩(wěn)定性。導(dǎo)水管14的另一端伸出于驅(qū)動(dòng)控制箱I的外殼10外形成排水管22，當(dāng)場(chǎng)地內(nèi)的一測(cè)孔測(cè)量完畢后，在下一測(cè)孔測(cè)量時(shí)，通過排水管22將地下水從測(cè)試筒3中排出。
[0016]測(cè)試筒2的頂部和底部分別設(shè)置有旋轉(zhuǎn)齒輪16，旋轉(zhuǎn)齒輪16有連接線接至牽引線19內(nèi)傳感線15上，旋轉(zhuǎn)齒輪16由驅(qū)動(dòng)控制箱I連接控制。旋轉(zhuǎn)齒輪16的外圍固定連接有隔水板17，兩者之間構(gòu)成配合連接，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)齒輪16的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，隔水板17旋轉(zhuǎn)展開或旋轉(zhuǎn)收攏。在實(shí)際使用時(shí)，可通過驅(qū)動(dòng)控制箱I上的控制按鈕9，控制旋轉(zhuǎn)齒輪16的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，進(jìn)而調(diào)節(jié)隔水板17的伸縮狀態(tài)。當(dāng)測(cè)試筒2到達(dá)至預(yù)測(cè)深度時(shí)，通過控制按鈕9，驅(qū)動(dòng)控制箱I驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)齒輪16轉(zhuǎn)動(dòng)使隔水板17展開，切入兩側(cè)土體中，防止測(cè)孔上下水流進(jìn)入測(cè)試筒2，通過微型抽水泵12，抽取兩隔水板17間的原有測(cè)孔水。隨后通過水壓傳感器13，監(jiān)測(cè)測(cè)試筒2內(nèi)地下水在特定時(shí)間內(nèi)的滲出量，進(jìn)而求得預(yù)測(cè)深度范圍內(nèi)土體的滲透系數(shù)。
[0017]測(cè)試筒2的外壁上開有進(jìn)水口用于抽水泵12抽取土層內(nèi)的地下水。測(cè)試筒2外圍及抽水泵、水壓傳感器結(jié)構(gòu)區(qū)上表面21處分別設(shè)置有濾網(wǎng)11和濾網(wǎng)21，兩者均是為了防止在試驗(yàn)過程中，測(cè)孔土顆粒進(jìn)入測(cè)試筒2內(nèi)部。
[0018]測(cè)試筒2的筒體及其內(nèi)部硬管18表面分布有若干卡銷23，四周濾網(wǎng)相應(yīng)位置分布有伸縮節(jié)24，用于調(diào)整一次完整滲透測(cè)試試驗(yàn)的測(cè)試范圍。卡銷23間距可根據(jù)行業(yè)使用習(xí)慣確定。例如，當(dāng)土體測(cè)試深度為lm-2m時(shí)，可通過卡銷23和伸縮節(jié)24將測(cè)試筒2的長度調(diào)整到lm，使得一次試驗(yàn)僅測(cè)得lm-2m深度范圍內(nèi)的土體滲透系數(shù)；同理，當(dāng)土體測(cè)試深度為lm-3m或lm-4m時(shí)，相應(yīng)調(diào)整卡銷23和伸縮節(jié)24使測(cè)試筒2的長度調(diào)整到測(cè)試范圍所需的2m或3m。
[0019]本實(shí)施例在具體測(cè)試時(shí)步驟如下:
1、將驅(qū)動(dòng)控制箱I的蓄電池3充滿電，或?qū)㈦娫唇涌?4直接接至場(chǎng)地內(nèi)的交流電電源上，然后將儀器整體搬至場(chǎng)地內(nèi)的任意測(cè)孔旁。
[0020]2、扭緊牽引線19和硬管18的連接螺絲環(huán)20使驅(qū)動(dòng)控制箱I和測(cè)試筒2相連接固定。通過卡銷23和伸縮節(jié)24調(diào)整測(cè)試筒2的長度，使其長度與試驗(yàn)時(shí)指定的土體深度范圍相吻合。通過控制按鈕9，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)齒輪16，使隔水板17處于閉合收攏狀態(tài)。
[0021]3、將測(cè)試筒2放置測(cè)孔中，通過控制按鈕9，將其下至預(yù)測(cè)深度。通過控制按鈕9，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)齒輪16，使隔水板17展開并切入到四周土體中。此時(shí)測(cè)量筒3正處于由兩塊隔水板17隔出的土體環(huán)境內(nèi)，且該土體環(huán)境的深度范圍即為試驗(yàn)所需的土體深度范圍。啟動(dòng)抽水泵16，抽光測(cè)試筒2中的原有測(cè)孔水，該上一測(cè)孔內(nèi)的測(cè)孔水。
[0022]4、抽水泵16繼續(xù)工作，打開時(shí)間顯示屏5和壓力顯示屏6，通過水壓傳感器13實(shí)時(shí)記錄測(cè)試筒2內(nèi)新滲出水量的壓力值。待測(cè)試筒2內(nèi)充滿地下水，壓力顯示屏6數(shù)值穩(wěn)定，試驗(yàn)結(jié)束。技術(shù)人員通過新滲出水量的壓力值和時(shí)間值計(jì)算得到該深度范圍內(nèi)的土層滲透系數(shù)
5、通過控制按鈕9，使隔水板17閉合，將測(cè)試裝置放至下一深度，重復(fù)步驟3、4，繼續(xù)試驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種土層滲透系數(shù)原位測(cè)試裝置，其特征在于:所述測(cè)試裝置包括測(cè)試筒和驅(qū)動(dòng)控制箱，所述測(cè)試筒表面開設(shè)有進(jìn)水孔，內(nèi)部設(shè)置有抽水泵和水壓傳感器，所述驅(qū)動(dòng)控制箱中設(shè)置有升降機(jī)構(gòu)，所述升降機(jī)構(gòu)的牽引線與所述測(cè)試筒連接固定，所述驅(qū)動(dòng)控制箱通過所述升降機(jī)構(gòu)控制所述測(cè)試筒的起落，所牽引線由導(dǎo)水管、傳感線和承重線構(gòu)成，其中所述傳感線與所述水壓傳感器連接，所述導(dǎo)水管與所述抽水泵連接，所述承重線與所述測(cè)試筒連接固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土層滲透系數(shù)原位測(cè)試裝置，其特征在于:所述測(cè)試筒的頂部和底部分別設(shè)置有隔水板，所述隔水板分別固定連接有一旋轉(zhuǎn)齒輪，所述旋轉(zhuǎn)齒輪由所述驅(qū)動(dòng)控制箱連接驅(qū)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)齒輪驅(qū)動(dòng)所述隔水板轉(zhuǎn)動(dòng)展開或轉(zhuǎn)動(dòng)收攏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土層滲透系數(shù)原位測(cè)試裝置，其特征在于:所述測(cè)試筒的中心設(shè)置有硬管，所述牽引線穿設(shè)于所述硬管的內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種土層滲透系數(shù)原位測(cè)試裝置，其特征在于:所述測(cè)試筒和所述硬管的豎直方向上分別設(shè)置有伸縮節(jié)。
5.一種涉及上述權(quán)利要求1-4所述的土層滲透系數(shù)原位測(cè)試裝置的土層滲透系數(shù)原位測(cè)試方法，其特征在于:所述測(cè)試方法至少包括以下步驟: 通過所述驅(qū)動(dòng)控制箱中所述升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，將所述測(cè)試筒放入指定的土層深度范圍，所述測(cè)試筒的長度與所述土體深度范圍相吻合； 通過所述驅(qū)動(dòng)控制箱驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)齒輪旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)齒輪驅(qū)動(dòng)所述隔水板展開并插入所述土體之中； 通過所述驅(qū)動(dòng)控制箱啟動(dòng)所述抽水泵抽吸指定深度的土體的地下水，并通過所述水壓傳感器測(cè)量所述測(cè)試筒內(nèi)水量的壓力值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種土層滲透系數(shù)原位測(cè)試方法，其特征在于:根據(jù)土層滲透系數(shù)原位測(cè)試所要求測(cè)量的土層深度范圍調(diào)整所述測(cè)試筒上的伸縮節(jié)，使所述測(cè)試筒的長度與所述土層深度范圍相同。
【專利摘要】本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及土層滲透系數(shù)原位測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，其特征在于：所述測(cè)試裝置包括測(cè)試筒和驅(qū)動(dòng)控制箱，所述測(cè)試筒表面開設(shè)有進(jìn)水孔，內(nèi)部設(shè)置有抽水泵和水壓傳感器，所述驅(qū)動(dòng)控制箱中設(shè)置有升降機(jī)構(gòu)，所述升降機(jī)構(gòu)的牽引線與所述測(cè)試筒連接固定，所述驅(qū)動(dòng)控制箱通過所述升降機(jī)構(gòu)控制所述測(cè)試筒的起落，所牽引線由導(dǎo)水管、傳感線和承重線構(gòu)成，其中所述傳感線與所述水壓傳感器連接，所述導(dǎo)水管與所述抽水泵連接，所述承重線與所述測(cè)試筒連接固定。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：可配合場(chǎng)地內(nèi)的任意探孔使用；可測(cè)得指定深度的土體滲透系數(shù)。
【IPC分類】E02D1-06, E02D1-02
【公開號(hào)】CN104878735
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510192336
【發(fā)明人】雷文, 鄭曉慧, 王其合, 肖玉蘭
【申請(qǐng)人】中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年4月21日