一种防止侧壁快速渗流的降雨入渗土柱试验装置的制作方法

本实用新型涉及土柱入渗试验技术领域，尤其涉及一种防止侧壁快速渗流的降雨入渗土柱试验装置。

背景技术：

滑坡灾害对人类社会生活的影响已经成为了一个不容忽视的问题，而降雨是导致滑坡失稳的主要诱发因素之一。降雨入渗导致滑体内含水率增大，抗滑力急剧减小，极易诱发滑坡的发生。因此，获取斜坡土样内部的降雨入渗特征具有重要意义。目前常用的方法有原位降雨试验、数值模拟、室内模型试验等。原位降雨试验的方法较为复杂，成本高，准备周期过长；数值模拟具有较强的假设性，且理论方程有待进一步完善，可信程度有待证明；因此，采用室内降雨入渗土柱试验是一个较为可行的方法。

目前，传统降雨入渗土柱试验系统，一般包括模拟降雨系统、土柱装置和数据采集系统等几个模块，目前存在以下不足：

常用的土柱试验使用的土柱装置是由有机玻璃筒制成，土样品在土柱装置中填充完成后，进行室内人工降雨试验。这种土柱装置中，土壤与有机玻璃筒周围会存在一定的缝隙，降雨试验过程中，会造成雨水从侧壁快速入渗的问题，导致试验结果误差较大，采集的数据不能完全反应真实渗流情况。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种防止侧壁快速渗流的降雨入渗土柱试验装置，旨在解决现有土柱装置会造成雨水从侧壁快速入渗，导致试验结果误差较大的问题。

本实用新型的实施例提供一种防止侧壁快速渗流的降雨入渗土柱试验装置，包括土柱筒、底板以及注射器；

所述土柱筒沿上下向延伸，两端呈开口设置，所述底板内部具有空腔，所述底板顶部贯穿设有多个与所述空腔连通的进水孔，所述底板侧壁贯穿设有与所述空腔连通的出水口，所述出水口处设有开关，所述土柱筒安装于所述底板上部，以形成用于填充土样的容纳空间；

所述土柱筒侧壁贯穿设有多个注射孔，所述注射器用于在所述注射孔向所述土柱筒内注射藻酸盐。

进一步地，所述土柱筒的材质为亚克力板。

进一步地，所述注射孔呈均匀分布设置。

进一步地，还包括模拟降雨装置，所述模拟降雨装置设于所述土柱筒上方，用于对所述土柱筒内的土样实施模拟降雨。

进一步地，还包括多个体积含水率传感器，所述土柱筒侧壁贯穿设有多个传感器监测孔，所述体积含水率传感器分别安装所述传感器监测孔中，所述体积含水率传感器的探针插入至位于所述土柱筒内的土样中，以测量土样的土壤容积含水率。

进一步地，所述多个传感器监测孔沿上下向分布。

进一步地，相邻两个所述传感器监测孔之间的垂直距离自上向下依次增大。

进一步地，还包括数据采集系统，所述数据采集系统与所述体积含水率传感器连接，用于获取并存储所述体积含水率传感器测量的数据。

进一步地，还包括计算机，所述数据采集系统与所述计算机连接，用于将所述体积含水率传感器测量的数据传输至所述计算机。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在土柱筒侧壁贯穿设有多个注射孔，利用注射器在注射孔向土柱筒内侧壁与土样之间注射藻酸盐，待液态藻酸盐固化后，使得土样与土柱筒内侧壁的缝隙被完全塞满，在降雨试验时，可防止雨水从土样与土柱筒内侧壁的缝隙中快速入渗，从而可减小试验误差，提高测量结果的精度。

附图说明

图1是本实用新型提供的防止侧壁快速渗流的降雨入渗土柱试验装置一实施例的结构示意图；

图2是图1中底板的剖面示意图；

图中：土柱筒1、注射孔11、底板2、空腔21、进水孔22、出水口23、开关3、注射器4、体积含水率传感器5、模拟降雨装置6、数据采集系统7、计算机8。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参见图1，本实用新型的实施例提供一种防止侧壁快速渗流的降雨入渗土柱试验装置，包括土柱筒1、底板2、开关3、注射器4、模拟降雨装置6、多个体积含水率传感器5、数据采集系统7以及计算机8。

请参见图1和图2，所述土柱筒1沿上下向延伸，两端呈开口设置，所述底板2内部具有空腔21，所述底板2顶部贯穿设有多个与所述空腔21连通的进水孔22，所述底板2侧壁贯穿设有与所述空腔21连通的出水口23，所述出水口23处设有开关3。所述土柱筒1安装于所述底板2上部以形成用于填充土样的容纳空间，为便于观测，所述土柱筒1的材质为亚克力板。所述土柱筒1侧壁贯穿设有多个注射孔11和多个传感器监测孔(图中未标注)，所述注射器4用于在所述注射孔11向所述土柱筒1内注射藻酸盐。优选地，注射孔11呈均匀分布设置，在注射藻酸盐时，可使得藻酸盐在土柱筒1内均匀分布。本实施例中，注射孔11直径为0.4cm。

优选地，多个传感器监测孔在上下向分布，所述多个体积含水率传感器5分别安装于所述传感器监测孔中，所述体积含水率传感器5的探针插入至位于所述土柱筒1内的土样中，可测得不同深度土样的土壤容积含水率。一般地，土样浅层含水率变化更大，相邻两个所述传感器监测孔之间的垂直距离自上向下依次增大，如此设置，可提高对浅层土样的监测密度。

本实施例中，所述土柱筒1的侧壁在上下向设置有7个方形传感器监测孔，每个传感器监测孔宽度为5cm，高度为2cm，体积含水率传感器5的型号为mh-sfc。

所述模拟降雨装置6设于所述土柱筒1上方，用于对所述土柱筒1内的土样实施模拟降雨，模拟降雨装置6可以为多种，此为现有技术，因此不做具体描述。如实用新型专利“一种室内模拟降雨入渗的试验装置”，公开号为cn204945001u，该专利中的降雨装置无需进行改进，即可应用至本方案中。

所述数据采集系统7分别与所述体积含水率传感器5、所述计算机8连接，用于获取所述体积含水率传感器5测量的数据，传输至所述计算机8。本实施例中，数据采集系统7的型号为mh-ts，可自由设定采集时间间隔，可实现数据的存储，使用u盘即可进行数据的导出操作。

试验开始前，需要将土样在土柱筒1中填充并夯实，将多个体积含水率传感器5安装于各个传感器监测孔中，体积含水率传感器5的探头插入土柱筒1内的土样中。用水调制藻酸盐粉末，调制成奶油状，随后用注射器4抽取，使用注射器4的针头，将预先调制好的藻酸盐奶油状液体通过注射孔11向土样与土柱筒1内侧壁之间的缝隙注射，注射时先向底部的注射孔11注射，依次往上，直到整个土柱筒1内侧壁与土样之间充满藻酸盐奶油状液体。注射完成后，将土样在室温下静置一段时间，本实施例中静置时间为三十分钟，奶油状藻酸盐即可固化形成固体藻酸盐，固体藻酸盐不会与土样和土柱筒1发生化学反应，且具有防渗功能。土样与土柱筒1内侧壁之间的缝隙被防水且化学性质稳定的固体藻酸盐充满，可保证土柱筒1内侧壁不会出现快速渗流通道。试验开始后，利用体积含水率传感器5实时测量不同深度的土样的土壤容积含水率，数据采集系统7获取数据后将土壤容积含水率数据传输至计算机8中。

本实用新型提出的技术方案中，通过在土柱筒1侧壁贯穿设有多个注射孔11，利用注射器4在注射孔11向土柱筒1内侧壁与土样之间注射藻酸盐，待液态藻酸盐固化后，使得土样与土柱筒1内侧壁的缝隙被完全塞满，在降雨试验时，可防止雨水从土样与土柱筒1内侧壁的缝隙中快速入渗，从而可减小试验误差，提高测量结果的精度。同时可以更准确地获取雨水的入渗过程，为研究降雨入渗机制以及降雨型滑坡失稳机制，提供了更好的数据支撑。该试验装置结构简单，方便实施。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。