岩土体渗透系数测定装置的制作方法

本实用新型涉及岩土体渗透系数测定装置，属于岩土工程技术领域。

背景技术：

法国水利学家Hency Darcy在1852到1856年进行大量试验获得流体在岩土孔隙中的基本渗流规律，总结出渗流能量损失与渗流速度成依次方的线性规律，表达式为其中，渗透系数K是岩土工程中重要的室内土工试验之一，岩土体的渗透系数是由于骨架颗粒之间存在孔隙构成水的通道引起的，岩土体中的孔隙率的运动和孔隙水压力的变化通常是影响岩土体的各种力学性质以及控制各种土建工程设计与施工的依据，岩土体渗透系数是研究边坡工程及路堤工程作出稳定性评价具有重要的科研意义和现实意义。

目前，我国一般采用70型(基马式)渗透仪法、土样管渗透仪、负压式渗透仪法、南 55型渗透仪法、南59型渗透仪法和试坑渗水法等，但是这些装置不仅需要重复测量5到6 次并取平均值，而且还需要人工计算渗透系数K，尤其是测量渗透性较小的粘性土，因其渗流速度慢导致测量周期十分长，浪费大量人力物力，效率低，测量精度低。因此，急需设计一套精度高、自动测量岩土体渗透系数的试验装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有岩土体渗透系数测定装置存在的上述缺陷，提出了岩土体渗透系数测定装置。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：

一种岩土体渗透系数测定装置，包括供液仓、有机玻璃圆筒、水槽、水头测量装置、控制器和计算机，供液仓通过内部设置的水泵与进水管连接，进水管上设置第一电磁阀并与有机玻璃圆筒底部连接，有机玻璃圆筒内部装填待测岩土体试样，待测岩土体试样中的水经渗流后通过第一排水管和第二电磁阀进入到底部设有精密电子天平的水槽中，水槽通过第二排水管以及第二排水管上设置的第三电磁阀与供液仓连接，控制器通过信号传输线与计算机、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀连接，用于测量待测岩土体试样水头差的水头测量装置和测量水槽增重的精密电子天平通过信号传输线与计算机连接。

所述有机玻璃圆筒上部端口处对称设置有提手。

所述有机玻璃圆筒内的待测岩土体试样顶部依次设置顶层隔水板和第一致密滤网。

所述有机玻璃圆筒内的待测岩土体试样底部依次设置第二致密滤网和底层隔水板。

所述有机玻璃圆筒与进水管和第一排水管通过带橡皮圈的法兰带连接密封。

所述顶层隔水板、底层隔水板和有机玻璃圆筒的缝隙处通过带皮圈的法兰带连接密封。

所述控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀的开闭。

所述水头测量装置包括测压管、精密电子天平和连通管，两根测压管顶部通过连通管连接，测压管底部连接精密电子天平。

所述控制器采用MSC-51单片机芯片。

所述顶层隔水板和底层隔水板分别与有机玻璃圆筒顶部和底部可拆卸连接。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果是：

(1)该岩土体渗透系数测定装置，符合试验原理的全自动数据采集，精密电子天平和水头测量装置将测量数据实时传递给计算机，计算机分析并处理监测的数据，自动计算待测岩土体试样的渗透系数，试验简便易行，自动化程度高，极大的提高岩土体渗透系数测量的准确性和精度；

(2)该岩土体渗透系数测定装置，有机玻璃圆筒上部端口处对称设置有两个提手，顶层隔水板和底层隔水板分别通过螺栓可拆卸安装在有机玻璃圆筒顶部和底部，便于对有机玻璃圆筒进行拆卸并换样装样。

附图说明

图1为本实用新型装置结构示意图。

图2为本实用新型有机玻璃圆筒结构示意图。

图3为本实用新型水头测量装置结构示意图。

图中：1、供液仓；2、水泵；3、进水管；4、第一电磁阀；5、有机玻璃圆筒；6、提手； 7、待测岩土体试样；8、第一致密滤网；9、第二致密滤网；10、顶层隔水板；11、底层隔水板；12、水头测量装置；13、信号传输线；14、第二电磁阀；15、第一排水管；16、水槽； 17、第一精密电子天平；18、第三电磁阀；19、第二排水管；20、控制器；21、计算机；22、第二精密电子天平；23、测压管；24、连通管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1—3所示，本实用新型所述的一种岩土体渗透系数测定装置，包括供液仓1，供液仓1内部设置的水泵2与进水管3连接，进水管3上设置第一电磁阀4并与有机玻璃圆筒5 底部连接，有机玻璃圆筒5上部端口处对称设置有两个提手6，且内部装填待测岩土体试样7，待测岩土体试样7中的水经充分渗流后通过第一排水管15和第二电磁阀14进入到底部设置有第一精密电子天平17的水槽16中，水槽16通过第一排水管15以及第二排水管19上设置的第三电磁阀18与供液仓1连接，控制器20通过信号传输线13与计算机21、第一电磁阀4、第二电磁阀14和第三电磁阀18连接，用于测量待测岩土体试样7水头差的水头测量装置12 和测量水槽16增重的第一精密电子天平17通过信号传输线13分别与计算机21连接。

下面结合图1和图2详细介绍本实施方式中各个组件的具体结构。

本实施方式中有机玻璃圆筒5内部装填待测岩土体试样7，待测岩土体试样7顶部依次设置第一致密滤网8和顶层隔水板10，底部依次设置第二致密滤网9和底层隔水板11。

所述有机玻璃圆筒5与进水管3、和第一排水管15通过带橡皮圈的法兰带连接密封，顶层隔水板10、底层隔水板11和有机玻璃圆筒5的缝隙处分别用带皮圈的法兰带连接密封，避免有机玻璃圆筒5中的待测岩土体试样7出现漏气漏水，进一步提高岩土体渗透系数的测量精度；所述顶层隔水板10和底层隔水板11分别通过螺栓可拆卸安装在有机玻璃圆筒5顶部和底部，便于对有机玻璃圆筒5进行拆卸并换样装样。

本实施方式中第一精密电子天平17实时监测水槽16的增重并通过信号传输线13将数据传递给计算机21；水头测量装置12主要由测压管23、第二精密电子天平22和连通管24组成，测压管23底部设置第二精密电子天平22，测压管23顶部通过连通管24连接，其测量待测岩土体试样7的水头差，第二精密电子天平22测量测压管23的压力并通过信号传输线 13将数据实时传递给计算机21，计算机21通过预先设定的程序自动分析、计算待测岩土体试样7的水头差；控制器20采用MSC-51单片机芯片，控制器20控制第一电磁阀4、第二电磁阀14和第三电磁阀18打开或关闭。

当待测岩土体试样7中渗流的水过多时，通过设置的控制器20、水头测量装置12和第二精密电子天平22，保证该装置不间断测量待测岩土体试样7的渗透系数，当第一精密电子天平17测量水槽16的增重超过控制器20预先设定重量时，第二电磁阀14自动关闭、第三电磁阀18打开，水槽16中的水迅速排入供液仓1中，计算机21自动记录一次排水次数。

本实用新型提到的一种岩土体渗透系数测定装置，其在具体使用时，先在计算机21中设置好有机玻璃圆筒5直径D和上下水头测量的距离L等参数，有机玻璃圆筒5的截面面积

在有机玻璃圆筒5底部设置第二致密滤网9，将待测岩土体试样7装入有机玻璃圆筒5 中并设置第一致密滤网8，顶层隔水板10通过螺栓安装固定在有机玻璃圆筒5顶部，有机玻璃圆筒5分别与进水管3、第一排水管15和水头测量装置12连接组装仪器。

本实用新型的使用过程如下所述：启动电源后，第一电磁阀和水泵开始工作，供液仓1 中的水经进水管3进入有机玻璃圆筒5底部的待测岩土体试样7中，使水逐渐充满整个待测岩土体试样7并在待测岩土体试样7内形成渗流，再通过有机玻璃圆筒5上侧部的第一排水管15流到底部设置有第一精密电子天平17的水槽16中，第一精密电子天平17将测量的水重实时传递给计算机21，计算机21将水的质量转化为流量Q，水头测量装置12是用于测量待测岩土体试样7中位于上侧和下测的水头差△H，通过信号传输线13将测量的水头差△H 传递给计算机21；水槽16通过第二排水管19以及第二排水管19上设置的第三电磁阀18与供液仓1连接，实现水的循环使用，控制器20通过信号传输线13控制第一电磁阀4、第二电磁阀14和第三电磁阀18打开或关闭。该装置可以自动测量待测岩土体试样的渗透系数K；通过改变流量或换填其他待测岩土体试样，重复上述试验，多次测量，直至试验完毕，切断电源，整理试验设备；计算机21自动分析和处理试验数据，得到待测岩土体试样的渗透系数 K：

其中，Q为渗透流量，单位为cm³/min。

△H为水头测量装置测量的水头差，单位为cm。

L为有机玻璃圆筒上下测点的高度差，单位为cm。

J为水利梯度，无单位。

K为渗透系数，单位为cm/s。

A为平均渗流面积，即有机玻璃圆筒截面面积，单位cm²。

当然，上述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定对本实用新型的实施例范围。本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本实用新型的专利涵盖范围内。

显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示的相对重要性。此外，还需说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者一体化连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以直接连接，也可以通过中间媒介连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况具体理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。