非饱和土水分运移的试验装置制造方法
【专利摘要】非饱和土水分运移的试验装置，它是一种可拆分，方便装进和取出土壤，方便测试的土壤水环境实验测试装置，本装置包括土柱筒和补水皿，土柱筒由顶筒节、中间筒节和底筒节组成，顶筒节的下端开口、中间筒节的两端开口以及底筒节的上端开口分别设有环形加固圈，环形加固圈上设有螺纹孔。可以根据不同的试验土样深度来选择不同数量的中间筒节，在试验装填土样过程中，在底筒节上安装中间筒节，中间筒节与底筒节的环形加固圈之间垫有垫圈，通过在螺纹孔中穿入螺钉，并用螺母旋紧固定住，依次直到顶筒节。采集数据时，从顶筒节，依次拆开顶筒节和中间筒节，分别采集不同深度土样数据。方便装土和数据采集，方便清洗。
【专利说明】非饱和土水分运移的试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及非饱和土水分运移的试验装置，本装置可以拆分，调节不等的高度，方便装进和取出土壤，方便测试，属于土壤水环境实验测试装置领域。
【背景技术】
[0002]—般认为土壤有固相(土壤颗粒)、液相(土壤中的水)和气相(土壤中的气体)构成。当土壤颗粒空隙完全由液相填充，即水占土壤空隙的比例为100%，该土壤称之为饱和土；反之，当土壤颗粒空隙由水和空气填充，即饱和度小于100，大于0，该土壤称之为非饱和土。土壤和水是万物生长的根本，人类对于土壤和水的研究从未中断过，水在非饱和土中的运移是个重要的研究课题。非饱和土中水分运移的试验研究包括野外试验和室内试验，野外试验由于不能控制初始条件和边界条件，采集的数据只能作为某种特定环境条件下研究依据，研究控制条件下的水分运移机理，通常只能通过室内试验来完成。土柱模型装置是常用的室内试验装置，传统的土柱试验装置采用一个完整的直筒结构，在试验开始时，首先将土体装填到土柱筒中，由于土柱筒的体积较大，直径通常为1cm以上，高度为1.2m以上，土体在装填过程中，装到底层的土壤很容易污染土柱筒的侧壁，且很难控制装填到土柱筒底部的土体的干密度，给试验的准确性带来干扰。在试验后期采样试验数据过程中，深部土样的采集很难实现。现有技术中的采集工具，比如洛阳铲等，采样深度精度差，且采用过程中常常对土样造成了较大的扰动，导致一些珍贵的数据无法测量，比如土样干密度，抗剪强度等。试验结束后需要对土柱筒进行清洗,土柱筒的高度和直径的比例,让土柱筒内部很难清洗干净，需要使用较长的刷子清洗土柱筒的底部，清洗工作量很大，且需要较大的清洗场所。
【发明内容】
[0003]为了解决上述存在的问题，本实用新型公开了一种非饱和土水分运移的试验装置，本试验装置的土柱筒可以拆分成若干段，装填土体时，可以首先向底筒节中装填土体，然后逐个安装固定中间筒节，逐个筒节装填土体，提高装填土体的效率，避免土体污染土柱筒的内侧筒壁；测量试验数据时，逐个筒节测量土体参数，并逐个筒节清除土体，提高测量的可操作性和准确性；同时，清洗过程中，可以分别清洗拆分开的底筒节、中间筒节和顶筒节，简化清洗工作，清洗更简便，更干净。
[0004]非饱和土水分运移的试验装置，包括土柱筒和补水皿，所述土柱筒由可拆分的一个顶筒节、若干个中间筒节和一个底筒节组成，顶筒节、中间筒节和底筒节口径和壁厚一致，底筒节和顶筒节之间拼接若干个贯穿的中间筒节，底筒节通过软导管连接到补水皿。
[0005]所述顶筒节的下端开口、中间筒节的两端开口以及底筒节的上端开口分别设有等大小的水平向外延伸的环形加固圈，环形加固圈上设有上下贯通的螺纹孔，每个环形加固圈上的螺纹孔的数量为两个以上，相邻螺纹孔之间的间隙一致。
[0006]所述顶筒节、中间筒节和底筒节上下拼接时，上下相邻的环形加固圈上下对齐重叠，上下相邻的环形加固圈之间垫有垫圈，上下相邻的环形加固圈的螺纹孔上下对齐，螺纹孔中贯穿有螺钉，螺钉的螺杆上拧紧有螺母。
[0007]所述垫圈位于螺纹孔与加固圈内侧之间。
[0008]所述底筒节的底部固定有底座，底筒节的侧壁设有向外延伸的进水管，进水管通过软导管连接到补水皿的出水管，出水管位于补水皿的侧壁。
[0009]所述补水皿的顶端为开口端，开口端呈缩口形状，缩口形状的补水皿开口端设有上刻度线和下刻度线。
[0010]本实用新型，使用时，首先将底筒节和补水皿竖直站立在水平的试验台上，补水皿的出水管与底筒节的进水管用软导管连接，然后，向底筒节中装入土体，土体装入一定高度后，在底筒节上面安装固定中间筒节，中间筒节与底筒节的环形加固圈之间垫有垫片，螺纹孔对齐，在螺纹孔中螺旋拧进螺钉，并在螺钉的螺杆上旋紧固定着螺母，再继续向底筒节和中间筒节中加入土体，依次增加中间筒节，直到顶筒节，各个筒节逐层有效避免各个土体层在加入土柱筒过程中，污染到其他土体层的土柱筒侧壁，造成试验数据不准确；测量试验数据时，从上向下逐层测量，首先测量顶筒节内的土体数据，然后将顶筒节中的土体取出，拆除顶筒节，再测量下面的中间筒节中的土体数据，依次进行下去，方便数据采集，提高数据的准确度；拆开后的顶筒节、中间筒节和底筒节，方便清洗，大大降低了清洗难度。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的整体结构示意图，
[0012]图2是图1中的A处局部放大图，
[0013]图3是本实用新型中间筒节的结构示意图，
[0014]附图标记列表:1一顶筒节,2—中间筒节，3—底筒节，4一补水皿,5—软导管,6—环形加固圈，7—螺纹孔，8—垫圈，9—螺钉，10—螺母，11 一底座，12—进水管，13—出水管，14 一下刻度线，15—上刻度线。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐明本实用新型。应理解下述【具体实施方式】仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
[0016]图1是本实用新型的整体结构示意图，图中顶筒节1、中间筒节2和底筒节3分别安装固定，上下相邻的环形加固圈6之间垫有垫圈8，环形加固圈6的螺纹孔7对齐，在螺纹孔7中穿入螺钉9，螺钉9的另一端螺纹拧紧固定着螺母10，螺母10将两层环形加固圈6和垫圈8紧密固定在一起，垫圈8起到密封作用，使得连接处密封，土体和水分不会渗漏出去。
[0017]使用前，将底筒节3、中间筒节2和顶筒节I分离开，底筒节3的进水管12与补水皿4的出水管13用软导管5连通，从底筒节3的顶端开口向底筒节3中填装粒径为6-8_的粗砾石，形成缓冲层，再用直径与土柱筒内直径相同、透水性较好的土工布平放在缓冲层的颗粒上，随后按一定干密度装入预先准备好的土样，当底筒节3快要装满时，取一个中间筒节2，中间筒节2的环形加固圈6与底筒节3的环形加固圈6上下重叠对齐，并在上下两层环形加固圈6之间垫上一层垫圈8，上下两层环形加固圈6的螺纹孔7对齐，在螺纹孔7中穿入螺钉9，用螺母10旋紧固定住两层环形加固圈6和垫圈8，使其之间密封。然后，再向中间筒节2中装填土体，待中间筒节2快要装满时，根据试验土体深度的需要，逐个增加中间筒节2，最后，在最上面的一个中间筒节2上安装顶筒节1，顶筒节I中填装适量的土体。试验时，向补水皿4中加入水，水的也为高度直到补水皿4上的下刻度线14，再向补水皿4中加入植物油，植物油的液位高度到上刻度线15。植物油能有效防止补水皿4中水的自然蒸发，能够得到更精确的水的计量，当水位降低后，补充水到下刻度线14。水通过软导管5进入底筒节3，水在底筒节3中运移，进入到中间筒节2和顶筒节I。
[0018]测试试验数据时，从土柱筒顶部向下逐层测试不同深度的土体中的数据，比如含水率，当采集到顶筒节I以下深度的土体时，将顶筒节I中的土体取出，并拆除顶筒节1，可以很方便地继续采集中间筒节2，依次进而采集底筒节3的数据。采集数据更加简便，更加准确。
[0019]清洗过程中，顶筒节1、各个中间筒节2和底筒节3分别分开清洗，清洗更加方便，清洗更加干净。
[0020]底筒节3的底部设有底座11，底座11增加底筒节3与试验台的接触面积，让底筒节3能够更加稳定底站立在试验台上。
[0021]图2是图1中的A处局部放大图，图中局部剖视，从剖视部分可见，环形加固圈6上设有螺纹孔7。螺钉9将上下两层环形加固圈6和夹在他们中间的垫圈8密封固定。
[0022]图3是本实用新型中间筒节的结构示意图，由图可见中间筒节2为上下贯通的，两端均设有环形加固圈6的筒体结构。
[0023]本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
【权利要求】
1.非饱和土水分运移的试验装置，包括土柱筒和补水皿(4)，其特征是所述土柱筒由可拆分的一个顶筒节(I)、若干个中间筒节(2)和一个底筒节(3)组成，顶筒节(I)、中间筒节(2)和底筒节(3) 口径和壁厚一致，底筒节(3)和顶筒节(I)之间拼接若干个贯穿的中间筒节(2)，底筒节(3)通过软导管(5)连接到补水皿(4)。
2.根据权利要求1所述的非饱和土水分运移的试验装置，其特征是所述顶筒节(I)的下端开口、中间筒节(2)的两端开口以及底筒节(3)的上端开口分别设有等大小的水平向外延伸的环形加固圈(6)，环形加固圈(6)上设有上下贯通的螺纹孔(7)，每个环形加固圈(6)上的螺纹孔(7)的数量为两个以上，相邻螺纹孔(7)之间的间隙一致。
3.根据权利要求2所述的非饱和土水分运移的试验装置，其特征是所述顶筒节(I)、中间筒节(2)和底筒节(3)上下拼接时，上下相邻的环形加固圈(6)上下对齐重叠，上下相邻的环形加固圈(6 )之间垫有垫圈(8 )，上下相邻的环形加固圈(6 )的螺纹孔(7 )上下对齐，螺纹孔(7)中贯穿有螺钉(9)，螺钉(9)的螺杆上拧紧有螺母(10)。
4.根据权利要求3所述的非饱和土水分运移的试验装置，其特征是所述垫圈(8)位于螺纹孔(7)与环形加固圈(6)内侧之间。
5.根据权利要求1所述的非饱和土水分运移的试验装置，其特征是所述底筒节(3)的底部固定有底座(11)，底筒节(3 )的侧壁设有向外延伸的进水管(12 )，进水管(12 )通过软导管(5)连接到补水皿(4)的出水管(13)，出水管(13)位于补水皿(4)的侧壁。
6.根据权利要求5所述的非饱和土水分运移的试验装置，其特征是所述补水皿(4)的顶端为开口端，开口端呈缩口形状，缩口形状的补水皿开口端设有上刻度线(15)和下刻度线(14)。
【文档编号】G01N33/24GK203824998SQ201420149368
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】黄德文, 陈建生, 刘光, 詹泸成, 苌坡, 张家甫 申请人:河海大学