专利名称：土体渗透性测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及建筑工程仪器设备，特别涉及建筑材料渗透测试装置，具体是一 种土体渗透性测试装置。
背景技术：
土是多空的粒状或片状材料的集合体，土颗粒之间存在大量的空隙，而空隙的分 布是很不规则。当土体中存在能量差时，土体空隙中的水就会沿着土骨架之间的空隙通道 从能量高的地方向能量低的地方流动，水在这种能量差的作用下在土空隙通道中流动的现 象就是渗流，土的这种与渗流相关的性质为土的渗透性。渗流对铁路、水利、矿山、建筑和交 通等工程的影响和破坏时多方面的，直接影响到土工建筑物和地基的稳定和安全。土的渗 透性质包括渗流量、渗透破坏和渗流防治等，表示土渗透性质的主要参数是渗透系数。测定 砂性土和粘性土的渗透系数以提供估算建筑物地基在排干基坑积水所用的排水设备，建造 土坝时选用的土料考虑到渗水量以及从渗透系数可以计算固结系数，从而演算建筑物地基 在荷重下固结时间等。根据不同的土质，可分别采用不同方法。砂性土可采用卡明斯基管 (土样管法)和70型试验仪法(基姆式渗透仪)；粘性土可采用南55型渗透仪和加荷渗透 法(渗压试验仪)，渗压试验可在不同固结压力下测定土的渗透系数，并且可以加快试验过 程。渗压试验对于低渗透性的土体作用明显，其依据的理论为瞬态压力脉冲法等，瞬态压力 脉冲法是通过测量试样两端压力容器的压强变化来获得渗透率，经过二三十年的发展，这 种方法已经成为测试低渗透介质渗透特性的重要试验方法。现有的瞬态压力脉冲土体渗透 性测试装置其结构较为复杂，成本高。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种土体渗透性测试装置，所述的这种土体渗透性测 试装置要解决现有技术中土体测试装置结构复杂、成本高的技术问题。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的包括土工三轴仪，该土体渗透性 测试装置还包括压力容腔、加压帽、透水石、上游水管、下游水管、上游压力表、下游压力表 和水阀，压力容腔呈圆筒状，测试的土体试样设于压力容腔中部，测试的土体试样外侧套设 有橡皮膜，该试样上端设有上透水石，试样下端设有下透水石，上透水石和下透水石位于压 力容腔内，上透水石上端设有加压帽，加压帽上端与土工三轴仪的压杆相接触，上游水管穿 过加压帽与上透水石上端面接触，下游水管前端与下透水石相接触，与上游水管相连通设 有上游压力表，与下游水管相连通设有下游压力表，上游水管上设有水阀。土工三轴仪的法兰盘与其底座之间设有密封圈。本实用新型和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本土体渗透性测试装置，结 构简单，只需对普通土工三轴试验机稍作变动，设置压力容腔、透水石和橡皮膜，即可以实 现用瞬态压力脉冲法来测试部分土体的渗透特性，使用方便，成本低，便于普通用途的土体 渗透特性测试。
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图1所示，在本实施例中，包括土工三轴仪1，该土体渗透性测试装置还包括压 力容腔2、加压帽3、透水石、上游水管6、下游水管7、上游压力表8、下游压力表9和水阀10， 压力容腔2呈圆筒状，测试的土体试样11设于压力容腔2中部，测试的土体试样11外侧套 设有橡皮膜，该试样上端设有上透水石4，试样下端设有下透水石5，上透水石4和下透水石 5位于压力容腔2内，上透水石上端设有加压帽3，加压帽上端与土工三轴仪的压杆12相接 触，上游水管6穿过加压帽3与上透水石4上端面接触，下游水管7前端与下透水石5相接 触，与上游水管6相连通设有上游压力表8，与下游水管7相连通设有下游压力表9，上游水 管6上设有水阀10。土工三轴仪的法兰盘13与其底座14之间设有密封圈。采用本实用新型测试土体渗透特性的方法，其包括土样试样的制备、饱和、试样的 安装、相关参数的测试和渗透系数的计算五个步骤(1) 土试样的制备取需要测试的土体，安装在切土器上，沿切土器侧壁将土试样 切成适合三轴仪压力室需要的尺寸，一般是Φ39. IX80 (mm)和Φ61. 8X 125 (mm)。(2) 土试样的饱和将制成的土试样放入饱和器内，然后放入水中进行毛细饱和， 根据土样不同确定不同的饱和时间。(3) 土试样的安装取已经饱和的试样，用承膜筒把橡皮膜套在试样外，把试样安 装在相应尺寸的压力室内，试样上下装上合适尺寸的透水石，上部安装和反压水管相连的 加压帽。把压力室装在三轴仪上，下部放置好密封圈密封止水，保证法兰盘底部和底座连接 紧密。上部压杆和加压帽紧密接触。(4)相关参数的测试在渗透试样进行前，先通过相关技术手册查得试验的水的 粘滞系数、流体的压缩系数、矿物基质的压缩系数，试验测试试样的孔隙度和有效压缩系 数。试验过程应测试的参数包括试样的截面积和长度，上下游压力随时间变化的曲线。试 样的截面积和长度在制样时就已经确定，试样前用游标卡尺测量其长度和直径就可确定。 试验时先用反压提供一压力作为上游压力，用测试孔隙水压力的传感器测试稳定后的压力 作为下游压力；然后提高反压压力，到预定压力后关闭反压注水阀，观测记录上游压力(反 压压力表)和下游压力(孔隙水压力传感器)随时间的变化关系。(5)渗透系数的计算已知材料和流体的性质常数，根据试样上、下游压力随着时 间变化的实测结果P(0，t)=Pd(t) t ^ 0p(l，t)=Pu(t) t ^ 0由下式反算出渗透系数
Γ dP dP η a-T-ilT^——= 00<x<lJ.t>0 dx k dt上式中P为试样内地空隙压力；Pd为试样下游的压力；PU为试样上游的压力 ’χ为 距下游端面的距离；t为时间；1为试样的长度；k为渗透系数；μ为水的粘滞系数；Ss为比贮留率。
权利要求一种土体渗透性测试装置，包括土工三轴仪，其特征在于该土体渗透性测试装置还包括压力容腔、加压帽、透水石、上游水管、下游水管、上游压力表、下游压力表和水阀，压力容腔呈圆筒状，测试的土体试样设于压力容腔中部，测试的土体试样外侧套设有橡皮膜，该试样上端设有上透水石，试样下端设有下透水石，上透水石和下透水石位于压力容腔内，上透水石上端设有加压帽，加压帽上端与土工三轴仪的压杆相接触，上游水管穿过加压帽与上透水石上端面接触，下游水管前端与下透水石相接触，与上游水管相连通设有上游压力表，与下游水管相连通设有下游压力表，上游水管上设有水阀。
2.如权利要求1所述的土体渗透性测试装置，其特征在于土工三轴仪的法兰盘与其 底座之间设有密封圈。
专利摘要一种土体渗透性测试装置，包括土工三轴仪，该土体渗透性测试装置还包括压力容腔、加压帽、透水石、上游水管、下游水管、上游压力表、下游压力表和水阀，压力容腔呈圆筒状，测试的土体试样设于压力容腔中部，测试的土体试样外侧套设有橡皮膜，该试样上端设有上透水石，试样下端设有下透水石，上透水石和下透水石位于压力容腔内，上透水石上端设有加压帽，加压帽上端与土工三轴仪的压杆相接触。本土体渗透性测试装置，结构简单，只需对普通土工三轴试验机稍作变动，设置压力容腔、透水石和橡皮膜，可实现用瞬态压力脉冲法来测试部分土体的渗透特性，使用方便，成本低，便于普通用途的土体渗透特性测试。
文档编号G01N15/08GK201716256SQ201020257449
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月14日 优先权日2010年7月14日
发明者崔金晶, 祝彦知, 胡江春 申请人:中原工学院