[发明专利]渗透仪和具有其的渗透系数测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，尤其是涉及一种用于研究岩石土料试样的渗透系数的渗透仪及具有其的渗透系数测量系统。

背景技术

土的渗透性和渗流问题的研究已成为土力学和岩土工程领域的一个重要和有实际意义的课题，它和人类生活密切相关，涉及到的领域有：水利、建筑、交通、采矿、石油、农业和环境等。渗流会引起土体的渗透变形，直接影响土工建筑物和地基的稳定和安全；同时渗流会造成水量损失而降低工程效益。渗透变形、渗透破坏其相关评价是实际工程中结构设计和稳定分析中的一个基本项目，直接关系到工程设计的安全可靠及经济合理。大型室内渗透试验是验证渗透变形计算方法和揭示渗透力形成的物理机制的重要手段之一。

对于水利工程而言，堆石坝是目前应用广泛的高坝坝型之一，保证大坝各分区的渗透稳定性是堆石坝设计施工的关键课题之一，而通过对各类坝料进行渗透破坏试验，得到其破坏坡降，是研究大坝渗透稳定性的重要手段。

实验室中现有的渗透仪及其测量系统多适应于小试样、低压力渗透试验，已经无法满足现有工程中大颗粒、高渗透坡降的岩石土料的实验要求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种适用于颗粒大的土料和高渗透坡降的土料的渗透特性的渗透仪。

根据本发明的一方面，提供了一种渗透仪，用于测量无粘性土料的渗透系数，包括：渗透仪主体；第一透水板和第二透水板，所述第一透水板和第二透水板设置在所述渗透仪主体内以封闭地分隔所述渗透仪主体，所述无粘性土料可容纳于所述第一透水板和所述第二透水板与所述渗透仪主体所形成的密封空间内；进水管，所述进水管设在所述渗透仪主体的第一透水板所在一侧，用于将水供给至所述渗透仪主体内；出水管，所述出水管设在所述渗透仪主体的第二透水板所在一侧，用于排放水；沉砂器，所述沉砂器设置在所述渗透仪主体的底部，用于沉砂；其中所述渗透仪主体在沿着所述第一透水板至所述第二透水板的方向上形成有至少一个测压孔，所述测压孔适于测量所述渗透仪主体内部的压力。

根据本发明的渗透仪，试验中可加载试样颗粒大、且适于高渗透坡降的土料试样，并且可采用不断循环的水对土料试样进行渗透试验，且可排除空气对土料试样中的水流的影响，并且通过测量多处的水压对土料的实际渗透系统进行综合计算，结果更精确，而且结构简单，使用方便。

另外，根据本发明的渗透仪还具有如下附加技术特征：

所述沉砂器与所述进水管相邻设置。由于根据本发明实施例的渗透仪采用的水是自动循环的，因此多次循环后的水较浑浊且难免夹带少量砂土，沉砂器的设置可沉淀从进水管中进入的水中夹带的砂土，使穿过第一透水板的水较为纯净，这样可提高实验结果的精确度。所述渗透仪主体由透明材料形成，以便于观察渗透仪主体内部的渗流实验过程。

所述的渗透仪，进一步包括排气管，所述排气管形成在所述渗透仪主体的顶部。这样，由于无粘性土料中含有空气，水在渗透过无粘性土料后会夹带一定量的空气，由此可通过排气管排出。

所述测压孔位于同一条直线上。

在本发明的一个实施例中，所述渗透仪主体形成为纵向尺寸大于横向尺寸的立柱体。

所述渗透仪主体形成为立圆柱体，且其高度为直径的2-3倍，所述进水管位于所述渗透仪主体的底部，且所述出水管位于所述渗透仪主体的顶部。根据本发明实施例的渗透仪可进行渗透试验的土料试样的高度范围可以很宽，应用范围广。

在所述渗透仪主体的顶端上进一步设置有端盖，所述排气管设置在所述端盖上。

所述渗透仪进一步包括：活塞杆，所述活塞杆穿透所述端盖并可来回推动所述第二透水板。

这样，在往渗透仪主体内盛装无粘性土料时，由于土料会有一定的蓬松度，水渗透时极容易被水流带出，由此采用活塞杆推动第二透水板可将土料压紧实，防止土料悬浮或随水流走。另外，通过活塞杆施加压力可用来研究改变土料试样的压力所引起的渗透特性的变化。

在本发明的另一个实施例中，所述渗透仪主体形成为水平尺寸大于高度的柱体。

所述渗透仪主体形成为长方体形，其长度为高度的2-3倍，所述进水管位于所述渗透仪主体的一侧，且所述出水管位于所述渗透仪主体的另外一侧，所述沉砂器设置在所述渗透仪主体的底部。

所述测压孔均匀地沿水平形成在所述渗透仪主体的外壁上，且在高度方向位于所述渗透仪主体的中央。可分别测量多点的渗透水压，以计算土料的平均渗透系数，使计算结果更精确。

根据本发明的渗透仪，结构简单，使用方便，且便于观察渗透仪内部试样的受力受压情况。