專利名稱：土體滲透性測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及建筑工程儀器設(shè)備，特別涉及建筑材料滲透測試裝置，具體是一 種土體滲透性測試裝置。
背景技術(shù)：
土是多空的粒狀或片狀材料的集合體，土顆粒之間存在大量的空隙，而空隙的分 布是很不規(guī)則。當(dāng)土體中存在能量差時(shí)，土體空隙中的水就會(huì)沿著土骨架之間的空隙通道 從能量高的地方向能量低的地方流動(dòng)，水在這種能量差的作用下在土空隙通道中流動(dòng)的現(xiàn) 象就是滲流，土的這種與滲流相關(guān)的性質(zhì)為土的滲透性。滲流對(duì)鐵路、水利、礦山、建筑和交 通等工程的影響和破壞時(shí)多方面的，直接影響到土工建筑物和地基的穩(wěn)定和安全。土的滲 透性質(zhì)包括滲流量、滲透破壞和滲流防治等，表示土滲透性質(zhì)的主要參數(shù)是滲透系數(shù)。測定 砂性土和粘性土的滲透系數(shù)以提供估算建筑物地基在排干基坑積水所用的排水設(shè)備，建造 土壩時(shí)選用的土料考慮到滲水量以及從滲透系數(shù)可以計(jì)算固結(jié)系數(shù)，從而演算建筑物地基 在荷重下固結(jié)時(shí)間等。根據(jù)不同的土質(zhì)，可分別采用不同方法。砂性土可采用卡明斯基管 (土樣管法)和70型試驗(yàn)儀法(基姆式滲透儀)；粘性土可采用南55型滲透儀和加荷滲透 法(滲壓試驗(yàn)儀)，滲壓試驗(yàn)可在不同固結(jié)壓力下測定土的滲透系數(shù)，并且可以加快試驗(yàn)過 程。滲壓試驗(yàn)對(duì)于低滲透性的土體作用明顯，其依據(jù)的理論為瞬態(tài)壓力脈沖法等，瞬態(tài)壓力 脈沖法是通過測量試樣兩端壓力容器的壓強(qiáng)變化來獲得滲透率，經(jīng)過二三十年的發(fā)展，這 種方法已經(jīng)成為測試低滲透介質(zhì)滲透特性的重要試驗(yàn)方法?，F(xiàn)有的瞬態(tài)壓力脈沖土體滲透 性測試裝置其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種土體滲透性測試裝置，所述的這種土體滲透性測 試裝置要解決現(xiàn)有技術(shù)中土體測試裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高的技術(shù)問題。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的包括土工三軸儀，該土體滲透性 測試裝置還包括壓力容腔、加壓帽、透水石、上游水管、下游水管、上游壓力表、下游壓力表 和水閥，壓力容腔呈圓筒狀，測試的土體試樣設(shè)于壓力容腔中部，測試的土體試樣外側(cè)套設(shè) 有橡皮膜，該試樣上端設(shè)有上透水石，試樣下端設(shè)有下透水石，上透水石和下透水石位于壓 力容腔內(nèi)，上透水石上端設(shè)有加壓帽，加壓帽上端與土工三軸儀的壓桿相接觸，上游水管穿 過加壓帽與上透水石上端面接觸，下游水管前端與下透水石相接觸，與上游水管相連通設(shè) 有上游壓力表，與下游水管相連通設(shè)有下游壓力表，上游水管上設(shè)有水閥。土工三軸儀的法蘭盤與其底座之間設(shè)有密封圈。本實(shí)用新型和已有技術(shù)相比，其效果是積極和明顯的。本土體滲透性測試裝置，結(jié) 構(gòu)簡單，只需對(duì)普通土工三軸試驗(yàn)機(jī)稍作變動(dòng)，設(shè)置壓力容腔、透水石和橡皮膜，即可以實(shí) 現(xiàn)用瞬態(tài)壓力脈沖法來測試部分土體的滲透特性，使用方便，成本低，便于普通用途的土體 滲透特性測試。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，在本實(shí)施例中，包括土工三軸儀1，該土體滲透性測試裝置還包括壓 力容腔2、加壓帽3、透水石、上游水管6、下游水管7、上游壓力表8、下游壓力表9和水閥10， 壓力容腔2呈圓筒狀，測試的土體試樣11設(shè)于壓力容腔2中部，測試的土體試樣11外側(cè)套 設(shè)有橡皮膜，該試樣上端設(shè)有上透水石4，試樣下端設(shè)有下透水石5，上透水石4和下透水石 5位于壓力容腔2內(nèi)，上透水石上端設(shè)有加壓帽3，加壓帽上端與土工三軸儀的壓桿12相接 觸，上游水管6穿過加壓帽3與上透水石4上端面接觸，下游水管7前端與下透水石5相接 觸，與上游水管6相連通設(shè)有上游壓力表8，與下游水管7相連通設(shè)有下游壓力表9，上游水 管6上設(shè)有水閥10。土工三軸儀的法蘭盤13與其底座14之間設(shè)有密封圈。采用本實(shí)用新型測試土體滲透特性的方法，其包括土樣試樣的制備、飽和、試樣的 安裝、相關(guān)參數(shù)的測試和滲透系數(shù)的計(jì)算五個(gè)步驟(1) 土試樣的制備取需要測試的土體，安裝在切土器上，沿切土器側(cè)壁將土試樣 切成適合三軸儀壓力室需要的尺寸，一般是Φ39. IX80 (mm)和Φ61. 8X 125 (mm)。(2) 土試樣的飽和將制成的土試樣放入飽和器內(nèi)，然后放入水中進(jìn)行毛細(xì)飽和， 根據(jù)土樣不同確定不同的飽和時(shí)間。(3) 土試樣的安裝取已經(jīng)飽和的試樣，用承膜筒把橡皮膜套在試樣外，把試樣安 裝在相應(yīng)尺寸的壓力室內(nèi)，試樣上下裝上合適尺寸的透水石，上部安裝和反壓水管相連的 加壓帽。把壓力室裝在三軸儀上，下部放置好密封圈密封止水，保證法蘭盤底部和底座連接 緊密。上部壓桿和加壓帽緊密接觸。(4)相關(guān)參數(shù)的測試在滲透試樣進(jìn)行前，先通過相關(guān)技術(shù)手冊(cè)查得試驗(yàn)的水的 粘滯系數(shù)、流體的壓縮系數(shù)、礦物基質(zhì)的壓縮系數(shù)，試驗(yàn)測試試樣的孔隙度和有效壓縮系 數(shù)。試驗(yàn)過程應(yīng)測試的參數(shù)包括試樣的截面積和長度，上下游壓力隨時(shí)間變化的曲線。試 樣的截面積和長度在制樣時(shí)就已經(jīng)確定，試樣前用游標(biāo)卡尺測量其長度和直徑就可確定。 試驗(yàn)時(shí)先用反壓提供一壓力作為上游壓力，用測試孔隙水壓力的傳感器測試穩(wěn)定后的壓力 作為下游壓力；然后提高反壓壓力，到預(yù)定壓力后關(guān)閉反壓注水閥，觀測記錄上游壓力(反 壓壓力表)和下游壓力(孔隙水壓力傳感器)隨時(shí)間的變化關(guān)系。(5)滲透系數(shù)的計(jì)算已知材料和流體的性質(zhì)常數(shù)，根據(jù)試樣上、下游壓力隨著時(shí) 間變化的實(shí)測結(jié)果P(0，t)=Pd(t) t ^ 0p(l，t)=Pu(t) t ^ 0由下式反算出滲透系數(shù)
Γ dP dP η a-T-ilT^——= 00<x<lJ.t>0 dx k dt上式中P為試樣內(nèi)地空隙壓力；Pd為試樣下游的壓力；PU為試樣上游的壓力 ’χ為 距下游端面的距離；t為時(shí)間；1為試樣的長度；k為滲透系數(shù)；μ為水的粘滯系數(shù)；Ss為比貯留率。
權(quán)利要求一種土體滲透性測試裝置，包括土工三軸儀，其特征在于該土體滲透性測試裝置還包括壓力容腔、加壓帽、透水石、上游水管、下游水管、上游壓力表、下游壓力表和水閥，壓力容腔呈圓筒狀，測試的土體試樣設(shè)于壓力容腔中部，測試的土體試樣外側(cè)套設(shè)有橡皮膜，該試樣上端設(shè)有上透水石，試樣下端設(shè)有下透水石，上透水石和下透水石位于壓力容腔內(nèi)，上透水石上端設(shè)有加壓帽，加壓帽上端與土工三軸儀的壓桿相接觸，上游水管穿過加壓帽與上透水石上端面接觸，下游水管前端與下透水石相接觸，與上游水管相連通設(shè)有上游壓力表，與下游水管相連通設(shè)有下游壓力表，上游水管上設(shè)有水閥。
2.如權(quán)利要求1所述的土體滲透性測試裝置，其特征在于土工三軸儀的法蘭盤與其 底座之間設(shè)有密封圈。
專利摘要一種土體滲透性測試裝置，包括土工三軸儀，該土體滲透性測試裝置還包括壓力容腔、加壓帽、透水石、上游水管、下游水管、上游壓力表、下游壓力表和水閥，壓力容腔呈圓筒狀，測試的土體試樣設(shè)于壓力容腔中部，測試的土體試樣外側(cè)套設(shè)有橡皮膜，該試樣上端設(shè)有上透水石，試樣下端設(shè)有下透水石，上透水石和下透水石位于壓力容腔內(nèi)，上透水石上端設(shè)有加壓帽，加壓帽上端與土工三軸儀的壓桿相接觸。本土體滲透性測試裝置，結(jié)構(gòu)簡單，只需對(duì)普通土工三軸試驗(yàn)機(jī)稍作變動(dòng)，設(shè)置壓力容腔、透水石和橡皮膜，可實(shí)現(xiàn)用瞬態(tài)壓力脈沖法來測試部分土體的滲透特性，使用方便，成本低，便于普通用途的土體滲透特性測試。
文檔編號(hào)G01N15/08GK201716256SQ201020257449
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者崔金晶, 祝彥知, 胡江春 申請(qǐng)人:中原工學(xué)院