一種低滲透性飽和粘土滲透測定儀及測試方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及關于地質領域實驗室內用于粘土低滲透性飽和粘土滲透測定儀及方 法，特別涉及一種低滲透性飽和粘土滲透測定儀及測試方法。
【背景技術】
[0002] 粘性土弱透水層孔隙水與含水層關系密切，近年來由于我國經(jīng)濟發(fā)展較快，地下 水資源的過量開采動用了大量不可恢復的粘性土孔隙水資源，導致局部地區(qū)出現(xiàn)大面積地 面沉降等地質災害問題；另一反面，由于粘性土孔隙水滲流緩慢，可能封存了豐富的古氣候 古環(huán)境信息，通過研究粘性土孔隙水的運移，有利于解釋一些水文地質及工程地質問題，有 利于對古水文地質、古水文地球化學信息的恢復。目前來說，傳統(tǒng)的滲透儀器多注重于粗粒 土樣，對于較細粒的粘土測試儀器較少，個別低滲透裝置存在滲透時間較長，受溫度和蒸發(fā) 的影響較為嚴重，精確度較低，誤差較大。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種低滲透性飽和粘土滲透測定儀及測試方 法，有效的解決了傳統(tǒng)的滲透儀器注重于粗粒土樣，對于較細粒的粘土測試儀器較少，個別 低滲透裝置存在滲透時間較長，受溫度和蒸發(fā)的影響較為嚴重，精確度較低，誤差較大的缺 陷。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：
[0005] -種低滲透性飽和粘土滲透測定儀，包括空壓機、供水瓶、滲透裝置和集水瓶，上 述空壓機通過管道分別連通供水瓶和滲透裝置，上述供水瓶通過管道連通滲透裝置一端， 上述滲透裝置另一端通過管道連通集水瓶。
[0006] 上述滲透裝置包括圍壓室和滲透機構，上述滲透機構兩端固定在圍壓室兩側內壁 上，上述空壓機通過管道連通圍壓室，上述滲透機構兩端分別通過管道連通供水瓶和集水 瓶。
[0007] 上述滲透機構包括兩個一端開口的耐壓鋼桶、橡膠套和兩個透水石，兩個上述耐 壓鋼桶對稱安裝在圍壓室內部兩端，且開口端相對設置，上述橡膠套套接置于兩個耐壓鋼 桶之間，且兩端通過〇型圈與圍壓室內壁密封連接，兩個上述透水石對稱設置在橡膠套的 內部兩端端口處，兩個上述透水石與橡膠套之間形成一個樣品室。
[0008] 上述空壓機通過三通管路分別連通供水瓶和滲透裝置。
[0009] 上述三通管路包括主管路、第一分管路和第二分管路，上述主管路一端分別與第 一分管路和第二分管路的一端連通，另一端連通空壓機，上述第一分管路另一端連通供水 瓶，第二分管路另一端連通滲透裝置。
[0010] 上述主管路上由連通空壓機的一端到另一端依次設置有第一開關閥和干燥裝置， 上述第一分管路上由連通主管路的一端到連通供水瓶的一端依次設置有第二開關閥、第一 精密調壓閥和單向進氣閥，上述第二分管路上由連通主管路的一端到連通滲透裝置的一端 依次設置有第三開關閥和第二精密調壓閥。
[0011] 上述供水瓶上設置有用于監(jiān)測供水瓶內部氣壓的壓力表。
[0012] 上述供水瓶與滲透裝置連通的管道上設置有止水夾。
[0013] 一種低滲透性飽和粘土滲透測定儀的測試方法，包括以下幾個步驟：
[0014] 第一步：樣品試樣制作，具體為，
[0015] Sl :整平樣品試樣，將內涂凡士林的試樣環(huán)刀壓入試樣少許，再將環(huán)刀壓下的土樣 側面削去一層，使與環(huán)刀刃口相接處的土樣直徑值略大于環(huán)刀內徑；
[0016] S2 :重復上述步驟S1，至試樣突出環(huán)刀上部；
[0017] S3 :削去環(huán)刀兩側余樣，反復涂抹試樣的表面，避免試樣表面孔隙堵塞或試樣壓 縮，存放在干燥環(huán)境中備用；
[0018] S4 :記錄試樣的長度1，試樣直徑d，計算得出試樣截面面積A。
[0019] 第二步：將上述第一步中得到的樣品試樣放入真空機中進行飽水24-72小時，存 放備用；將滲透裝置中的透水石取出也放入真空機中進行飽水24-72小時，后安裝進滲透 裝置中；
[0020] 第三步：將第二步中飽水處理的樣品試樣安放在樣品室內，并在透水石表面包覆 濾紙；
[0021] 第四步：打開止水夾，供水瓶內液體對滲透裝置進行滲透測試，同步，打開空壓機， 打開主管路的第一開關閥，打開空壓機與供水瓶連通的管路上依次設置有第二開關閥、第 一精密調壓閥和單向進氣閥，打開空壓機與滲透裝置連通的管路上依次設置有第三開關閥 和第二精密調壓閥，對圍壓室和供水瓶持續(xù)穩(wěn)定供壓，待集水瓶內有液體流入一段時間后， 記錄供水瓶的進水量和集水瓶的出水量，待進水量和出水量相等或相近時，實驗趨于穩(wěn)定 狀態(tài)，開始計時，并記錄供水瓶內起始水位h。，供水瓶內氣壓P及初始水頭值H。= h fPA P 液g);
[0022] 其中，P .液為液體密度，g為重力系數(shù)；
[0023] 第六步：多次測量，記錄不同時間t相對應的供水瓶的水位h及水頭值H = h+P/ (P液g)，得到t時段內供水瓶內水頭值的變化dH = H-H0;
[0024] 第七步：根據(jù)供水瓶所提供的水頭值隨著時間的變化計算出試樣滲透率K。
[0025] 本發(fā)明的有益效果是：
[0026] 本發(fā)明的低滲透性飽和粘土滲透測定儀結構簡單，操作方便，制作成本較低，可以 準確、迅速地測試獲得粘性土的滲透系數(shù)，測試效率較高，耗時較少，實用性強。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明的低滲透性飽和粘土滲透測定儀的結構示意圖；
[0028] 圖2(a)為本發(fā)明的試樣樣品1測試中供水瓶水頭差對數(shù)隨時間變化的線性分布 圖；
[0029] 圖2(b)為本發(fā)明的試樣樣品2測試中供水瓶水頭差對數(shù)隨時間變化的線性分布 圖；
[0030] 圖2(c)為本發(fā)明的試樣樣品3測試中供水瓶水頭差對數(shù)隨時間變化的線性分布 圖。
[0031] 附圖中，各標號所代表的部件列表如下：
[0032] 1、空壓機，2、供水瓶，3、滲透裝置，4、集水瓶，11、第一開關閥，12、干燥裝置，21、 第二開關閥，22、第一精密調壓閥，23、單向進氣閥，24、壓力表，25、止水夾，31、圍壓室，32、 滲透機構，33、樣品室，311、第三開關閥，312、第二精密調壓閥，321、耐壓鋼桶，322、橡膠套， 323、透水石。
【具體實施方式】
[0033] 以下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0034] 實施例：如圖1所示，本發(fā)明的低滲透性飽和粘土滲透測定儀，包括空壓機1、供水 瓶2、滲透裝置3和集水瓶4,上述空壓機1通過管道分別連通供水瓶2和滲透裝置3,上述 供水瓶2通過管道連通滲透裝置3 -端，上述滲透裝置3另一端通過管道連通集水瓶4。
[0035] 上述滲透裝置3包括圍壓室31和滲透機構32,上述滲透機構32兩端固定在圍壓 室31兩側內壁上，上述空壓機1通過管道連通圍壓室31，上述滲透機構32兩端分別通過管 道連通供水瓶2和集水瓶4。
[0036] 上述滲透機構32包括兩個一端開口的耐壓鋼桶321、橡膠套322和兩個透水石 323,兩個上述耐壓鋼桶321對稱安裝在圍壓室31內部兩端，且開口端相對設置，上述橡膠 套322套接置于兩個耐壓鋼桶321之間，且兩端通過0型圈與圍壓室31內壁密封連接，兩 個上述透水石323對稱設置在橡膠套322的內部兩端端口處，兩個上述透水石323與橡膠 套322之間形成一個樣品室33。
[0037] 上述空壓機1通過三通管路分別連通供水瓶2和滲透裝置3。
[0038] 上述三通管路包括主管路、第一分管路和第二分管路，上述主管路一端分別與第 一分管路和第二分管路的一端連通，另一端連通空壓機1，上述第一分管路另一端連通供水 瓶2,第二分管路另一端連通滲透裝置3。
[0039] 上述主管路上由連通空壓機1的一端到另一端依次設置有第一開關閥11和干燥 裝置12,上述第一分管路上由連通主管路的一端到連通供水瓶2的一端依次設置有第二開 關閥21、第一精密調壓閥22和單向進氣閥23,上述第二分管路上由連通主管路的一端到連 通滲透裝置3的一端依次設置有第三開關閥311和第二精密調壓閥312。
[0040] 上述供水瓶2上設置有用于監(jiān)測供水瓶2內部氣壓的壓力表24。
[0041] 上述供水瓶2與滲透裝置3連通的管道上設置有止水夾25。
[0042] 低滲透性飽和粘土滲透測定儀的工作原理：打開空壓機1，打開主管路的第一開 關閥11，打開第二開關閥21、第一精密調壓閥22和單向進氣閥23,打開第三開關閥311和 第二精密調壓閥312,空壓機1壓縮空氣產(chǎn)生高壓空氣經(jīng)干燥裝置12充分干燥去除多余水 分，通過管道導入滲透裝置3的圍壓室31和供水瓶2內，對圍壓室31和供水瓶2持續(xù)穩(wěn)定 供壓，同時，打開供水瓶2與滲透裝置3連通的管道上的止水夾24,供水瓶2從底部出水對 滲透裝置的樣品室33供水進行試樣滲透，具體為，供水瓶2內的水經(jīng)滲透裝置3 -端的透 水石323滲透進試樣，經(jīng)試樣滲透后，經(jīng)滲透機構32另一端的透水石323滲出，由管道導入 集水瓶4內。
[0043] 一種使用低滲透性飽和粘土滲透測定儀測試