用于测定疏水土水、气渗透系数的试验装置及试验方法制造方法及图纸

本申请公开了一种用于测定疏水土水、气渗透系数的试验装置及试验方法，用于测定疏水土水、气渗透系数的试验装置包括：支架；压力室，包括设置于支架上的底座和底部开口的压力室主体，底座封堵于压力室主体的底部开口处并用于放置土体试样；轴力施加机构，设置于支架上并用于向土体试样施加轴力；围压施加机构，与压力室相连并用于向土体试样施加围压；水气供给机构，具有供水工况和供气工况，供水工况时用于提供能够流经土体试样并具有预设压力的水流，供气工况时用于提供能够流经土体试样并具有预设压力的气流；数据采集机构，能够采集上述的水流和气流的流速。上述的结构不仅能够测定疏水土的渗水系数，同时还能够测定疏水土的渗气系数。的渗气系数。的渗气系数。

【技术实现步骤摘要】
用于测定疏水土水、气渗透系数的试验装置及试验方法


[0001]本申请涉及土工试验
，特别涉及一种用于测定疏水土水、气渗透系数的试验装置及试验方法。

技术介绍

[0002]相关技术中，疏水土是一种不被润湿或者很难被润湿的土，其接触角大于90度，具有较强的疏水性。在一些降水较多的地区或者地下水位较高的地区使用疏水土施工有利于减少降雨入渗和毛细上升的现象，进而有利于减少翻浆冒泥、不均匀沉降以及冻胀等工程水害问题。由于疏水土具有较强的疏水性，在实际应用的过程中很难达到饱和状态，因此，研究疏水土的渗透性也就是研究非饱和土的渗透性。其中，疏水土的渗透性对土壤中水、气迁移的研究有重要作用，而渗透系数(包括渗水系数和渗气系数)是研究土体渗流、沉降变形、结构稳定等问题的重要参数，因此，疏水土的渗透性研究具有重要意义。
[0003]但是，传统的用于测定土体试样的渗透系数的试验装置仅能够测定土体试样的渗水系数或者仅能够测定土体试样的渗气系数(仅能够实现其中一种参数的测定)，而渗水系数和渗气系数与土体试样的渗流、固结等问题有关，因此，要研究非饱和土的降雨入渗、两相流等现象，这两个参数是必不可少的。另外，传统的用于测定土体试样的渗透系数的试验装置无法测量土体试样的体积变形，而在试验的过程中，土体试样的结构和饱和度会受到影响从而产生变形，进而影响土体试样的渗透性，因此，在试验的过程中需要确定土体试样的变形情况。

技术实现思路

[0004]本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种用于测定疏水土水、气渗透系数的试验装置，能够测定疏水土的渗水系数，同时能够测定疏水土的渗气系数，从而能够满足用于研究疏水土渗透系数的试验的需求。
[0005]本申请还提出一种应用于上述用于测定疏水土水、气渗透系数的试验装置的试验方法。
[0006]根据本申请的第一方面实施例的用于测定疏水土水、气渗透系数的试验装置，包括：支架；压力室，所述压力室包括底座以及与所述底座可拆卸连接的压力室主体，所述压力室主体为底部开口结构，所述底座设置于所述支架上，所述底座封堵于所述压力室主体的底部开口处并用于放置土体试样；轴力施加机构，所述轴力施加机构设置于所述支架上并用于向所述土体试样施加轴力；围压施加机构，所述围压施加机构与所述压力室相连并用于向所述土体试样施加围压；水气供给机构，所述水气供给机构具有供水工况和供气工况，所述水气供给机构处于供水工况时用于提供能够流经所述土体试样并具有预设压力的水流，所述水气供给机构处于供气工况时用于提供能够流经所述土体试样并具有预设压力的气流；数据采集机构，所述数据采集机构能够采集所述水流和所述气流的流速。
[0007]根据本申请实施例的用于测定疏水土水、气渗透系数的试验装置，至少具有如下
有益效果：进行试验时，将所述水气供给机构切换至供水工况时提供能够流经所述土体试样并具有预设压力的水流，此时通过所述数据采集机构采集水流的流速，随后可根据水流的预设压力、流速计算出土体试样的渗水系数，将所述水气供给机构切换至供气工况时提供能够流经所述土体试样并具有预设压力的气流，此时通过所述数据采集机构采集气流的流速，随后可根据气流的预设压力、流速计算出土体试样的渗气系数，即上述的用于测定疏水土水、气渗透系数的试验装置不仅能够测定疏水土的渗水系数，同时还能够测定疏水土的渗气系数，从而能够满足用于研究疏水土渗透系数的试验的需求。
[0008]根据本申请的一些实施例，所述水气供给机构包括三通接头、气泵、第一气压控制器、第二气压控制器、第一三通阀、第二三通阀、储水罐、第一输送管、第二输送管和开关阀，所述数据采集机构包括第一流量计和第二流量计，所述三通接头的三个接口一一对应地与所述气泵、所述第一气压控制器的进气端以及所述第二气压控制器的进气端相连通，所述第一三通阀和所述第二三通阀均具有主接口和两个副接口，所述储水罐具有三个接口，所述储水罐的三个接口一一对应地与所述第一气压控制器的出气端、所述第一三通阀的其中一个副接口以及外部水源相连通，所述第一输送管的一端与所述第一三通阀的主接口相连通，所述第一输送管远离所述第一三通阀的一端穿设于所述底座上并用于通向所述土体试样的底部，所述第一三通阀的另一个副接口与外部大气相连通，以使所述第一输送管远离所述压力室的一端能够择一地与所述储水罐相应的接口和外部大气相连通，所述第二输送管的一端与所述第二三通阀的主接口相连通，所述第二输送管远离所述第二三通阀的一端穿设于所述底座上并用于通向所述土体试样的顶部，所述第二三通阀的两个副接口一一对应地与所述第二气压控制器的出气端和外部大气相连通，以使所述第二输送管远离所述压力室的一端能够择一地与所述第二气压控制器的出气端和外部大气相连通，所述开关阀设置于所述储水罐相应的接口与外部水源之间，所述第一流量计设置于所述第一输送管上，所述第二流量计设置于所述第二输送管上。
[0009]根据本申请的一些实施例，所述轴力施加机构包括驱动件、活塞、轴力传感器和控制装置，所述驱动件设置于所述支架上，所述活塞活动穿设于所述压力室主体的顶部，所述驱动件用于驱动所述活塞向所述土体试样施加轴力，所述轴力传感器设置于所述活塞上并用于测量向所述土体试样所施加的轴力，所述控制装置分别与所述驱动件和所述轴力传感器电性连接。
[0010]根据本申请的一些实施例，所述驱动件为气缸，所述气缸的缸筒设置于所述支架上，所述气缸的活塞杆能够抵接于所述活塞的顶部并驱动所述活塞向下移动。
[0011]根据本申请的一些实施例，所述数据采集机构还包括轴向应变计、径向引伸计和数据采集器，所述轴向应变计用于设置在所述活塞上并能够测量所述土体试样的轴向应变，所述径向引伸计用于设置在所述土体试样上并能够测量所述土体试样的径向应变，所述数据采集器分别与所述轴向应变计和所述径向引伸计电性连接。
[0012]根据本申请的一些实施例，所述围压施加机构包括四通阀、压力体积控制器和排水管，所述四通阀具有主接口和三个副接口，所述四通阀的主接口与所述压力室相连通，所述四通阀的三个副接口一一对应地与所述压力体积控制器、所述排水管的一端以及外部水源相连通，以使所述压力室能够择一地与所述压力体积控制器、所述排水管的一端以及外部水源相连通。
[0013]根据本申请的一些实施例，所述围压施加机构包括第三三通阀、压力体积控制器、储水容器和水泵，所述第三三通阀具有主接口和两个副接口，所述第三三通阀的主接口与所述压力室相连通，所述第三三通阀的两个副接口一一对应地与所述压力体积控制器和所述水泵的出水端相连通，以使所述压力室能够择一地与所述压力体积控制器和所述水泵的出水端相连通，所述水泵设置于所述储水容器内并用于向所述压力室内供水。
[0014]根据本申请的一些实施例，所述压力室的顶部设置有连通所述压力室与外部大气的通气孔，所述通气孔处可拆卸地设置有封堵件。
[0015]根据本申请的一些实施例，所述封堵件为螺栓，所述通气孔为螺纹孔，所述封堵件螺纹连接于所述通气孔。
[0016本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测定疏水土水、气渗透系数的试验装置，其特征在于，包括：支架(100)；压力室(200)，所述压力室(200)包括底座(210)以及与所述底座(210)可拆卸连接的压力室主体(220)，所述压力室主体(220)为底部开口结构，所述底座(210)设置于所述支架(100)上，所述底座(210)封堵于所述压力室主体(220)的底部开口处并用于放置土体试样；轴力施加机构，所述轴力施加机构设置于所述支架(100)上并用于向所述土体试样施加轴力；围压施加机构，所述围压施加机构与所述压力室(200)相连并用于向所述土体试样施加围压；水气供给机构，所述水气供给机构具有供水工况和供气工况，所述水气供给机构处于供水工况时用于提供能够流经所述土体试样并具有预设压力的水流，所述水气供给机构处于供气工况时用于提供能够流经所述土体试样并具有预设压力的气流；数据采集机构，所述数据采集机构能够采集所述水流和所述气流的流速。2.如权利要求1所述的用于测定疏水土水、气渗透系数的试验装置，其特征在于，所述水气供给机构包括三通接头(310)、气泵(320)、第一气压控制器(330)、第二气压控制器(340)、第一三通阀(350)、第二三通阀(360)、储水罐(370)、第一输送管(380)、第二输送管(390)和开关阀(371)，所述数据采集机构包括第一流量计(410)和第二流量计(420)，所述三通接头(310)的三个接口一一对应地与所述气泵(320)、所述第一气压控制器(330)的进气端以及所述第二气压控制器(340)的进气端相连通，所述第一三通阀(350)和所述第二三通阀(360)均具有主接口和两个副接口，所述储水罐(370)具有三个接口，所述储水罐(370)的三个接口一一对应地与所述第一气压控制器(330)的出气端、所述第一三通阀(350)的其中一个副接口以及外部水源相连通，所述第一输送管(380)的一端与所述第一三通阀(350)的主接口相连通，所述第一输送管(380)远离所述第一三通阀(350)的一端穿设于所述底座(210)上并用于通向所述土体试样的底部，所述第一三通阀(350)的另一个副接口与外部大气相连通，以使所述第一输送管(380)远离所述压力室(200)的一端能够择一地与所述储水罐(370)相应的接口和外部大气相连通，所述第二输送管(390)的一端与所述第二三通阀(360)的主接口相连通，所述第二输送管(390)远离所述第二三通阀(360)的一端穿设于所述底座(210)上并用于通向所述土体试样的顶部，所述第二三通阀(360)的两个副接口一一对应地与所述第二气压控制器(340)的出气端和外部大气相连通，以使所述第二输送管(390)远离所述压力室(200)的一端能够择一地与所述第二气压控制器(340)的出气端和外部大气相连通，所述开关阀(371)设置于所述储水罐(370)相应的接口与外部水源之间，所述第一流量计(410)设置于所述第一输送管(380)上，所述第二流量计(420)设置于所述第二输送管(390)上。3.如权利要求2所述的用于测定疏水土水、气渗透系数的试验装置，其特征在于，所述轴力施加机构包括驱动件(510)、活塞(520)、轴力传感器(530)和控制装置，所述驱动件(510)设置于所述支架(100)上，所述活塞(520)活动穿设于所述压力室(200)主体的顶部，所述驱动件(510)用于驱动所述活塞(520)向所述土体试样施加轴力，所述轴力传感器(530)设置于所述活塞(520)上并用于测量向所述土体试样所施加的轴力，所述控制装置分别与所述驱动件(510)和所述轴力传感器(530)电性连接。
4.如权利要求3所述的用于测定疏水土水、气渗透系数的试验装置，其特征在于，所述驱动件(510)为气缸，所述气缸的缸筒设置于所述支架(100)上，所述气缸的活塞(520)杆能够抵接于所述活塞(520)的顶部并驱动所述活塞(520)向下移动。5.如权利要求3所述的用于测定疏水土水、气渗透系数的试验装置，其特征在于，所述数据采集机构还包括轴向应变计(430)、径向引伸计(440)和数据采集器(450)，所述轴向应变计(430)用于设置在所述活塞(520)上并能够测量所述土体试样的轴向应变，所述径向引伸计(440)用于设置在所述土体试样上并能够测量所述土体...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宏杰，黄格格，仁青才让，刘建坤，马银祥，谢忠安，林汐，马存安，
申请(专利权)人：青海省交控建设工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：