钻孔取芯试件渗透系数测定仪及其测定方法技术

本发明专利技术公开了一种钻孔取芯试件渗透系数测定仪及其测定方法，目的在于，有效避免侧壁渗流的影响，不仅能测定普通岩土体和多孔混凝土渗透系数，还能测定注浆前后岩土体钻孔取芯试件的渗透系数，测定仪所采用的技术方案为：包括自上而下依次设置的出水口缓冲区、试验腔体和入水口缓冲区，出水口缓冲区、试验腔体和入水口缓冲区间固定连接构成密闭的腔体，出水口缓冲区的侧壁上端开设有出水口，出水口缓冲区的顶部开设有抽气孔，入水口缓冲区的侧壁下端开设有入水口，试验时试件放置于试验腔体内，试件与试验腔体的内侧壁间设置防渗层，试验腔体内上下两端均设置透水层，试验时试件位于两端透水层之间且与透水层接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及土木工程
，具体涉及一种钻孔取芯试件渗透系数测定仪及其测定方法。
技术介绍
目前，常用渗透仪，特别是试验用标准渗透仪是用来测定可切削介质或松散体分层填筑介质的渗透系数，这些渗透仪因无法避免侧壁渗流问题不适用于由钻孔取芯机取得试件的渗透系数。现有的用于测定钻孔取芯试件的渗透仪，主要应用于多孔混凝土试件试验，试件两端的过滤装置孔隙较大，不适用于注浆前后岩土体渗透系数的测定，且其用于避免侧壁渗流的措施或制作较困难或效果不佳。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提出一种能够有效避免侧壁渗流的影响，不仅能测定普通岩土体和多孔混凝土渗透系数，还能测定注浆前后岩土体钻孔取芯试件的渗透系数的钻孔取芯试件渗透系数测定仪及其测定方法。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种钻孔取芯试件渗透系数测定仪，包括自上而下依次设置的出水口缓冲区、试验腔体和入水口缓冲区，出水口缓冲区、试验腔体和入水口缓冲区间固定连接构成密闭的腔体，出水口缓冲区的侧壁上端开设有出水口，出水口缓冲区的顶部开设有抽气孔，入水口缓冲区的侧壁下端开设有入水口，试验时试件放置于试验腔体内，试件与试验腔体的内侧壁间设置防渗层，试验腔体内上下两端均设置透水层，试验时试件位于两端透水层之间且与透水层接触。所述抽气孔连接真空泵。所述试验腔体的侧壁上下两端分别设置有水压力表。所述防渗层为石蜡层。所述试验腔体侧壁开设有若干个石蜡注入口。所述出水口缓冲区、试验腔体和入水口缓冲区间采用法兰板固定连接，且出水口缓冲区和入水口缓冲区与试验腔体的连接部位采用密封橡胶圈密封。所述出水口缓冲区和入水口缓冲区与试验腔体的连接部位均设置有用于支撑透水层的台面。所述透水层采用透水石。一种钻孔取芯试件渗透系数测定方法，包括以下步骤：1)先将下层透水层放置在试验腔体内，然后将试件放置于下层透水层上，并使试件位于试验腔体的正中位置，将防渗层填充在试件与试验腔体内侧壁间的空隙内，封堵石蜡注入口，将上层透水层盖于试件的上端，最后将上层的出水口缓冲区和下层的入水口缓冲区与试验腔体密封后固定连接；2)关闭入水口、出水口及水压力表，打开抽气孔对出水口缓冲区、入水口缓冲区和试验腔体抽真空，抽真空后关闭抽气孔，打开入水口，待水不能继续进入入水口缓冲区后，打开出水口和水压力表；3)待出水口的水流平稳后，测量试件两端的水压，并测量一段时间内出水口的出水量，记录试验数据并根据达西定律计算试件的渗透系数；4)重复步骤1)～3)，多次试验取渗透系数的平均值作为最终试件的渗透系数值。所述的试件采用普通岩土体试件、多孔混凝土试件或注浆前后岩土体钻孔取芯试件。与现有技术相比，本专利技术的测定仪通过自上而下依次设置的出水口缓冲区、试验腔体和入水口缓冲区构成密闭的腔体，提供试验环境，入水口的水进入入水口缓冲区后，使水具有一定
的压力，水透过下层透水层进入试件中，经过试件的渗透作用后透过上层透水层，并流入出水口缓冲区，从出水口排出，测量试件两端的水压，并测量一段时间内的出水量，结合试件的横截面面积和测压孔距，根据达西定律，从而得到试件的渗透系数，另外试件与试验腔体侧壁的空隙填充防渗层，利用防渗层密封，阻止了水从试件的侧壁渗流，从而避免了侧壁渗流对渗透系数测量的影响。本专利技术的测定仪不仅能够测定松散岩土体、多孔混凝土、注浆后岩土体钻孔取芯试件的渗透系数，还能测定普通混凝土、岩石的抗渗等级，并能有效避免侧壁渗流的影响，结构简单，操作简便，试验误差小。进一步，采用真空泵连接抽气孔，利用真空泵对整个测定仪进行抽真空，在试验时不仅可去除空气对渗流的影响，还能加快试件饱和，缩短试验时间。进一步，防渗层采用石蜡层，试验腔体侧壁开设石蜡注入口，试验时将液态石蜡通过石蜡注入口注入试件与试验腔体的内侧壁间隙内，保证了石蜡均匀密实的凝固填充在间隙内，放置了水从试件侧壁渗流，且石蜡容易去除，不影响下次试验。进一步，透水层采用透水石，透水石能够支撑在出水口缓冲区和入水口缓冲区与试验腔体的连接部位台面上，透水石不仅能够支撑试件，还能够防止水流冲击试件，同时防止小粒径颗粒进入，提高了试验的精准性。本专利技术的测定方法中对对试件与试验腔体内侧壁间的空隙进行防渗处理后，进行抽真空，抽真空后，入水口的水进入入水口缓冲区后，使水具有一定的压力，水透过下层透水层进入试件中，经过试件的渗透作用后透过上层透水层，并流入出水口缓冲区，从出水口排出，测量试件两端的水压，并测量一段时间内的出水量，结合试件的横截面面积和测压孔距，根据达西定律，从而得到试件的渗透系数，本专利技术测定方法能够测定松散岩土体、多孔混凝土、注浆后岩土体钻孔取芯试件的渗透系数，还能测定普通混凝土、岩石的抗渗等级，并能有效避免侧壁渗流的影响，抽真空不仅可去除空气对渗流的影响，还能加快试件饱和，缩短试验时间，本专利技术
方法操作简便，试验误差小。附图说明图1为本专利技术测定仪的结构示意图；其中，1入水口，2出水口，3水压力表，4石蜡层，5试验腔体，6透水石，7管壁，8入水口缓冲区，9出水口缓冲区，10固定螺丝，11法兰板，12密封橡胶圈，13抽气孔，14石蜡注入口。具体实施方式下面结合具体的实施例和说明书附图对本专利技术作进一步的解释说明。参见图1，本专利技术的测定仪包括自上而下依次设置的出水口缓冲区9、试验腔体5和入水口缓冲区8，出水口缓冲区9、试验腔体5和入水口缓冲区8间采用法兰板11通过固定螺丝10固定连接，且出水口缓冲区9和入水口缓冲区8与试验腔体5的连接部位采用密封橡胶圈12密封构成密闭的腔体，出水口缓冲区9和入水口缓冲区8与试验腔体5的连接部位均设置有用于支撑透水层的台面。出水口缓冲区9的侧壁上端开设有出水口2，出水口缓冲区9的顶部开设有抽气孔13，抽气孔13连接真空泵，入水口缓冲区8的管壁7的侧壁下端开设有入水口1，试验时试件放置于试验腔体5内，试件与试验腔体5的内侧壁间设置防渗层，防渗层为石蜡层4，试验腔体5侧壁开设有若干个石蜡注入口14，试验腔体5内上下两端均设置透水层，透水层采用透水石6，试验时试件位于两端透水层之间且与透水层接触，试验腔体5的侧壁上下两端分别设置有水压力表3。本专利技术的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)先将下层透水层放置在试验腔体5内，然后将试件放置于下层透水层上，并使试件位于试验腔体5的正中位置，将防渗层填充在试件与试验腔体5内侧壁间的空隙内，封堵石蜡注入口14，将上层透水层盖于试件的上端，最后将上层的出水口缓冲区9和下层的入水口缓冲
区8与试验腔体5密封后固定连接；试件采用普通岩土体试件、多孔混凝土试件或注浆前后岩土体钻孔取芯试件；2)关闭入水口1、出水口2及水压力表3，打开抽气孔13对出水口缓冲区9、入水口缓冲区8和试验腔体5抽真空，抽真空后关闭抽气孔13，打开入水口1，待水不能继续进入入水口缓冲区8后，打开出水口2和水压力表3；3)待出水口2的水流平稳后，测量试件两端的水压，并测量一段时间内出水口2的出水量，记录试验数据并根据达西定律计算试件的渗透系数，计算公式为：式中K为渗透系数，Q为出水口t时间内的出水量，t为渗透时间，A为试件的横截面面积，L为测压孔距，Δh为水头差(由两水压表测得的水压力值换算得到)；4)重复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻孔取芯试件渗透系数测定仪，其特征在于，包括自上而下依次设置的出水口缓冲区(9)、试验腔体(5)和入水口缓冲区(8)，出水口缓冲区(9)、试验腔体(5)和入水口缓冲区(8)间固定连接构成密闭的腔体，出水口缓冲区(9)的侧壁上端开设有出水口(2)，出水口缓冲区(9)的顶部开设有抽气孔(13)，入水口缓冲区(8)的侧壁下端开设有入水口(1)，试验时试件放置于试验腔体(5)内，试件与试验腔体(5)的内侧壁间设置防渗层，试验腔体(5)内上下两端均设置透水层，试验时试件位于两端透水层之间且与透水层接触。

【技术特征摘要】
1.一种钻孔取芯试件渗透系数测定仪，其特征在于，包括自上而下依次设置的出水口缓冲区(9)、试验腔体(5)和入水口缓冲区(8)，出水口缓冲区(9)、试验腔体(5)和入水口缓冲区(8)间固定连接构成密闭的腔体，出水口缓冲区(9)的侧壁上端开设有出水口(2)，出水口缓冲区(9)的顶部开设有抽气孔(13)，入水口缓冲区(8)的侧壁下端开设有入水口(1)，试验时试件放置于试验腔体(5)内，试件与试验腔体(5)的内侧壁间设置防渗层，试验腔体(5)内上下两端均设置透水层，试验时试件位于两端透水层之间且与透水层接触。2.根据权利要求1所述的一种钻孔取芯试件渗透系数测定仪，其特征在于，所述抽气孔(13)连接真空泵。3.根据权利要求1所述的一种钻孔取芯试件渗透系数测定仪，其特征在于，所述试验腔体(5)的侧壁上下两端分别设置有水压力表(3)。4.根据权利要求1所述的一种钻孔取芯试件渗透系数测定仪，其特征在于，所述防渗层为石蜡层(4)。5.根据权利要求4所述的一种钻孔取芯试件渗透系数测定仪，其特征在于，所述试验腔体(5)侧壁开设有若干个石蜡注入口(14)。6.根据权利要求1所述的一种钻孔取芯试件渗透系数测定仪，其特征在于，所述出水口缓冲区(9)、试验腔体(5)和入水口缓冲区(8)间采用法兰板(11)固定连接，且出水口缓冲区(9)和入水口缓冲区(8)与试验腔体(5)的连接部位采用密封橡胶圈(12)密封。7.根据权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓华，徐礼笑，郑坤隆，杨涵晞，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61