生态袋渗透参数测定装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种生态袋渗透参数测定装置及方法，属于生态袋检测技术领域。装置包括水头控制箱、第一压力箱、试验箱、第二压力箱、流量测量箱、三个第一压力传感器、第二压力传感器、数据处理器、控制器和三个充放气组件。方法采用上述装置进行。本发明专利技术能够极大程度地对生态袋在真实的工况下的状态进行还原，并测量计算生态袋之间缝隙处的相关参数，使得测定结果能够较为真实地反映出生态袋渗透参数，并降低生态袋因生态袋的重量和形态不同导致的实验误差，具有较强的可行性和实用性。

【技术实现步骤摘要】
生态袋渗透参数测定装置及方法
本专利技术属于生态袋检测
，更具体地说，是涉及一种生态袋渗透参数测定装置及方法。
技术介绍
生态袋是由聚乙烯聚丙烯等高分子材料制成的双面熨烫针刺无纺布加工而成的土工网袋，主要采用抗老化、抗UU、耐酸碱、无毒可降解、抗冻融的高分子聚合物为基础材料。袋子内可以填入土壤和肥料。在护坡时，将生态袋叠摞，辅以连接扣、生态加固粘合剂等，形成透水不透土、对植物友善的新型柔性结构。生态袋结构面层可以透过植被的根系，同自然坡面结构形成一个有机的整体。随着时间的延续，植被根系进一步发达，边坡的稳定性还会进一步加强。专利技术人通过研究发现渗透性极大会影响生态袋护坡结构在荷载作用下的稳定性，渗透性越大，渗透到结构内的水会越快的排出来，结构就会越稳定。但是目前相关人员对于生态袋的渗透特性研究相对较少，并没有专门的、可行性强的测定生态袋的渗透性的方案。由于生态袋的结构和形态与传统的水力学、土力学模型具有一定区别，仅采用土体渗透性的测定方式并不能真实反映生态袋的渗透性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种生态袋渗透参数测定装置及方法，以解决现有技术中存在的没有专门的、可行性强的测定生态袋的渗透性的方案的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种生态袋渗透参数测定装置，包括水头控制箱、第一压力箱、试验箱、第二压力箱、流量测量箱、三个第一压力传感器、第二压力传感器、数据处理器、控制器和三个充放气组件，水头控制箱设有注水口；第一压力箱用于与水头控制箱下部连通；试验箱上部设有密封盖，一侧与第一压力箱连通，且与第一压力箱之间设有第一止水阀，用于放置叠摞放置若干生态袋；第二压力箱与试验箱另一侧连通；流量测量箱与第二压力箱下部连通，用于收集从试验箱流入第二压力箱内的水；三个第一压力传感器分别设在水头控制箱、第一压力箱和第二压力箱内，用于测定压强；三个充放气组件分别设在水头控制箱、第一压力箱和第二压力箱上，用于通过充放气调节压强；若干第二压力传感器用于设在相邻的两个生态袋之间、以测定压强；数据处理器分别与四个第一压力传感器和若干第二压力传感器通过数据传输模块连接，以传递数据信号；控制器分别与数据处理器和四个充放气组件电连接，用于根据四个第一压力传感器的数据信号对对应的充放气组件的运行进行控制。在本专利技术的一个实施例中，水头控制箱、第一压力箱、试验箱和第二压力箱均为密封箱体，且均至少部分为透明结构，以便于观察内部状态。在本专利技术的一个实施例中，流量测量箱为密封箱体，且也设有一个第一压力传感器和一个充放气组件，第一压力传感器与数据处理器模块电连接，充放气组件与控制器电连接。在本专利技术的一个实施例中，每个充放气组件均包括用于与真空泵连接的排气管、用于与充气泵连接的进气管和分别设在排气管和进气管上的电控阀门，电控阀门均与控制器电连接。在本专利技术的一个实施例中，流量测量箱侧壁为沿竖向均匀设置的筒状结构，且侧壁上设有刻度线，以便于读取流量测量箱内的水容积；水头控制箱与第一压力箱之间、试验箱与第二压力箱之间、第二压力箱与流量测量箱之间均设有第二止水阀。在本专利技术的一个实施例中，第一压力箱与试验箱之间以及试验箱与第二压力箱之间共壁设置，且相同的侧壁上设有若干过水孔，第一止水阀包括设在试验箱内侧壁的插板阀。在本专利技术的一个实施例中，第一压力箱下部设有若干成排设置的进水喷头，进水喷头通过管路与水头控制箱连接。在本专利技术的一个实施例中，若干进水喷头水平设置、向下倾斜设置或者按互成能够对冲的角度设置。在本专利技术的一个实施例中，生态袋渗透参数测定装置还包括水位测量模块，水位测量模块设在第一压力箱上，且与数据处理器电连接，用于测量第一压力箱内的水位。在本专利技术的一个实施例中，生态袋渗透参数测定装置还包括显示器和数据输入模块，显示器与数据处理器电连接，以显示数据；数据输入模块与控制器电连接，用于输入指令数据。为实现上述目的，本专利技术又采用的技术方案是：提供一种生态袋非饱和状态的渗透参数测定方法，采用上述的生态袋渗透参数测定装置进行测定，包括以下步骤：A、在试验箱内依次叠摞放置若干个生态袋，直至生态袋将试验箱两侧截断，同时在相邻的两层生态袋之间的缝隙的两端分别置入第二压力传感器；B、关闭第一止水阀，向水头控制箱内加入足量的水样，并使第一压力箱中的水位到达预设位置，调节第一压力箱和第二压力箱中的压强至第一预设值；C、打开第一止水阀，使水流进试验箱，开始渗水，同时通过控制水头控制箱中的压强，保持第一压力箱内的水位和压强；D、间隔第一预设时间t记录流量测量箱内的水量变化量Q，计算得到某一点的流速再结合生态袋内某一点的水力梯度推算水相渗透系数其中，hw为该点的高度，iwt为某点水力梯度值，iwt+dt为某点水力梯度值增量。为实现上述目的，本专利技术又采用的技术方案是：提供一种生态袋饱和状态的渗透参数测定方法，采用上述的生态袋渗透参数测定装置进行测定，包括以下步骤：A、在试验箱内依次叠摞放置若干个生态袋，直至生态袋将试验箱两侧截断，同时在相邻的两层生态袋之间的缝隙的两端分别置入第二压力传感器；B、关闭第一止水阀，向水头控制箱内加入足量的水样，并使第一压力箱中的水位到达预设位置，调节第一压力箱和第二压力箱中的压强至第一预设值；E、将第二压力箱与试验箱之间封闭或将第二压力箱充入水样，打开第一止水阀，使水流进试验箱，对生态袋饱水第二预设时间，同时通过控制水头控制箱中的压强，保持第一压力箱内的水位和压强；F、通过相邻生态袋同一缝隙两侧的第二压力传感器的读数得到相邻生态袋同一缝隙两侧的压强差ΔP，并计算该缝隙间的水摩擦系数K摩擦；再将第二压力箱与试验箱之间连通，间隔第一预设时间记录流量测量箱内的水量变化量Q，计算生态袋的渗透系数k；G、按顺序重复n次上述步骤B、E和F，且每次重复时均提高第一压力箱中的水位，获得n组K摩擦和k，并进一步计算每次重复中水位升高部分对应的生态袋的渗透系数K，最后对这些渗透系数K取加权平均数，得到平均渗透系数Kx。在本专利技术的一个实施例中，步骤E中通过控制水头控制箱的压强，保持第一压力箱内的水位和压强的步骤包括：通过对第一压力箱内的压强pB的测量，根据公式计算水头控制箱中的压强pA，并利用水头控制箱上的第一压力传感器和充放气组件的配合将水头控制箱中的气压调整为pA，式中，A1为第一压力箱和试验箱的底面积之和，A2为水头控制箱的底面积，h1为待饱水的生态袋顶部的高度，h2为初始状态下水头控制箱中水面与底面之间的高度，X为定值，n>1。在本专利技术的一个实施例中，步骤F中计算缝隙间的水摩擦系数的步骤包括：根据层流速度和层之间切应力得到缝隙间的渗透系数其中，δ为测算或估测的缝隙高度，z为到最低面的竖向距离的自变量函数，Δh为试验时水头差值，l为纵向生态袋总长度，μ为水流黏度，i为水力梯度。在本专利技术的一个实施例中，步骤F中生态袋的渗透系数其中，a为水头控制箱与第一压力箱连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生态袋渗透参数测定装置，其特征在于，包括：/n水头控制箱(10)，设有注水口；/n第一压力箱(20)，用于与所述水头控制箱(10)下部连通；/n试验箱(30)，上部设有密封盖，一侧与所述第一压力箱(20)连通，且与所述第一压力箱(20)之间设有第一止水阀(31)，用于放置叠摞放置若干生态袋(90)；/n第二压力箱(40)，与所述试验箱(30)另一侧连通；/n流量测量箱(50)，与所述第二压力箱(40)下部连通，用于收集从试验箱(30)流入所述第二压力箱(40)内的水；/n三个第一压力传感器(61)，分别设在所述水头控制箱(10)、所述第一压力箱(20)和所述第二压力箱(40)内，用于测定压强；/n三个充放气组件(80)，分别设在所述水头控制箱(10)、所述第一压力箱(20)和所述第二压力箱(40)上，用于通过充放气调节压强；/n若干第二压力传感器(62)，用于设在相邻的两个生态袋(90)之间、以测定压强；/n数据处理器(71)，分别与四个所述第一压力传感器(61)和若干所述第二压力传感器(62)通过数据传输模块连接，以传递数据信号；/n控制器(72)，分别与所述数据处理器(71)和四个所述充放气组件(80)电连接，用于根据四个所述第一压力传感器(61)的数据信号对对应的所述充放气组件(80)的运行进行控制。/n...

【技术特征摘要】
1.一种生态袋渗透参数测定装置，其特征在于，包括：
水头控制箱(10)，设有注水口；
第一压力箱(20)，用于与所述水头控制箱(10)下部连通；
试验箱(30)，上部设有密封盖，一侧与所述第一压力箱(20)连通，且与所述第一压力箱(20)之间设有第一止水阀(31)，用于放置叠摞放置若干生态袋(90)；
第二压力箱(40)，与所述试验箱(30)另一侧连通；
流量测量箱(50)，与所述第二压力箱(40)下部连通，用于收集从试验箱(30)流入所述第二压力箱(40)内的水；
三个第一压力传感器(61)，分别设在所述水头控制箱(10)、所述第一压力箱(20)和所述第二压力箱(40)内，用于测定压强；
三个充放气组件(80)，分别设在所述水头控制箱(10)、所述第一压力箱(20)和所述第二压力箱(40)上，用于通过充放气调节压强；
若干第二压力传感器(62)，用于设在相邻的两个生态袋(90)之间、以测定压强；
数据处理器(71)，分别与四个所述第一压力传感器(61)和若干所述第二压力传感器(62)通过数据传输模块连接，以传递数据信号；
控制器(72)，分别与所述数据处理器(71)和四个所述充放气组件(80)电连接，用于根据四个所述第一压力传感器(61)的数据信号对对应的所述充放气组件(80)的运行进行控制。


2.如权利要求1所述的生态袋渗透参数测定装置，其特征在于：所述水头控制箱(10)、所述第一压力箱(20)、所述第二压力箱(40)、试验箱(30)和所述流量测量箱(50)均为密封箱体，且均至少部分为透明结构；所述流量测量箱(50)也设有一个第一压力传感器(61)和一个充放气组件(80)，所述第一压力传感器(61)与所述数据处理器(71)模块电连接，所述充放气组件(80)与所述控制器(72)电连接；每个所述充放气组件(80)均包括用于与真空泵连接的排气管、用于与充气泵连接的进气管和分别设在所述排气管和所述进气管上的电控阀门，所述电控阀门均与所述控制器(72)电连接；所述生态袋渗透参数测定装置还包括水位测量模块(22)、显示器和数据输入模块，水位测量模块(22)设在所述第一压力箱(20)上，且与所述数据处理器(71)电连接，用于测量所述第一压力箱(20)内的水位；显示器与所述数据处理器(71)电连接，以显示数据；数据输入模块与所述控制器(72)电连接，用于输入指令数据。


3.如权利要求1所述的生态袋渗透参数测定装置，其特征在于：所述流量测量箱(50)侧壁为沿竖向均匀设置的筒状结构，且侧壁上设有刻度线，以便于读取所述流量测量箱(50)内的水容积；所述水头控制箱(10)与所述第一压力箱(20)之间、所述试验箱(30)与所述第二压力箱(40)之间、所述第二压力箱(40)与所述流量测量箱(50)之间均设有第二止水阀；所述第一压力箱(20)下部设有若干成排设置的进水喷头(21)，所述进水喷头(21)通过管路与所述水头控制箱(10)连接；若干所述进水喷头(21)水平设置、向下倾斜设置或者按互成能够对冲的角度设置；所述第一压力箱(20)与所述试验箱(30)之间以及所述试验箱(30)与所述第二压力箱(40)之间共壁设置，且相同的侧壁上设有若干过水孔，所述第一止水阀(31)包括设在所述试验箱(30)内侧壁的插板阀。


4.一种生态袋非饱和状态的渗透参数测定方法，其特征在于，采用如权利要求1-3任一项所述的生态袋渗透参数测定装置进行测定，包括以下步骤：
A、在试验箱(30)内依次叠摞放置若干个生态袋，直至生态袋将试验箱(30)两侧截断，同时在相邻的两层生态袋之间的缝隙的两端分别置入第二压力传感器(62)；
B、关闭第一止水阀(31)，向水头控制箱(10)内加入足量的水样，并使第一压力箱(20)中的水位到达预设位置，调节第一压力箱(20)和第二压力箱(40)中的压强至第一预设值；
C、打开第一止水阀(31)，使水流进试验箱(30)，开始渗水，同时通过控制水头控制箱(10)中的压强，保持第一压力箱(20)内的水位和压强；
D、间隔第一预设时间t记录流量测量箱(50)内的水量变化量Q，计算得到某一点的流速再结合生态袋内某一点的水力梯度推算水相渗透系数其中，hw为该点的高度，iwt为某点水...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋希雁，陈宇宏，许梦然，杨尚青，冯峰，
申请(专利权)人：河北建筑工程学院，
类型：发明
国别省市：河北;13