[发明专利]一种塑性防渗墙渗透系数测定装置及测定方法

权利要求书

1.一种塑性防渗墙渗透系数测定装置及测定方法，其特征在于，包括顶盖(1)、样品夹持器(2)、底座(3)、自动加压系统(11)、进水端体变管(6)和排水量体变管(10)；其中，所述样品夹持器(2)的内部空间为圆台体形状，用于放置样品，所述圆台体形状的底部直径比顶部直径大4-6mm；所述样品夹持器(2)的上下端分别通过螺栓(7)与所述顶盖(1)和底座(3)固定连接，所述顶盖(1)上设有与样品夹持器(2)连通的上排气孔(4)和出水口(5)，上排气孔(4)为出水排气用，出水口(5)通过橡胶管连接所述排水量体变管(10)，用于测定渗流流量；所述底座(3)上设有进水口(8)和下排气孔(9)，下排气孔(9)为出水排气用，进水口(8)通过所述进水端体变管(6)与所述自动加压系统(11)连通；所述上排气孔(4)、下排气孔(9)、进水口(8)和出水口(5)设有阀门。

2.一种塑性防渗墙的渗透系数测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)样品制作：

a.扰动样制作：将组成塑性防渗墙的材料制成浆体，预先将一个干净、无油脂的的制样模具(12)放在平板上，并在制样模具(12)的外部周围涂一层密封脂加以密封，然后将浆体倒入制样模具(12)内，用搅拌棒搅拌浆体20-30次，然后用刮刀或直尺刮平，小心的用盖板盖在制样模具(12)上，然后将制样模具(12)置于温度为22-25摄氏度的温水中进行养护；在样品达到了试验要求后，取出制样模具(12)并置于冷水中冷却，然后将样品从制样模具(12)取出，放在水流下轻轻的刮平、刨毛，去除表面杂物；制作完成的样品形状应当与所述样品夹持器(2)的内部空间的形状相匹配；

b.原状样制作：在塑性防渗墙工程施工完成后，通过金刚石取心钻钻取岩心，将试样锯成试验所需的长度，并制作成与所述样品夹持器(2)内部空间的形状相匹配的圆台形样品，完成后置于22-25摄氏度的温水中进行养护；

c.在测定渗透系数之前，样品应一直浸泡在水中；

(2)准备好塑性防渗墙渗透系数测定装置：

该测定装置包括顶盖(1)、样品夹持器(2)、底座(3)、自动加压系统(11)、进水端体变管(6)和排水量体变管(10)；其中，所述样品夹持器(2)的内部空间为圆台体形状，用于放置样品，所述圆台体形状的底部直径比顶部直径大4-6mm；所述样品夹持器(2)的上下端分别通过螺栓(7)与所述顶盖(1)和底座(3)固定连接，所述顶盖(1)上设有与样品夹持器(2)连通的上排气孔(4)和出水口(5)，上排气孔(4)为出水排气用，出水口(5)通过橡胶管连接所述排水量体变管(10)，用于测定渗流流量；所述底座(3)上设有进水口(8)和下排气孔(9)，下排气孔(9)为出水排气用，进水口(8)通过所述进水端体变管(6)与所述自动加压系统(11)连通；所述上排气孔(4)、下排气孔(9)、进水口(8)和出水口(5)设有阀门。

(3)测定流程：

a.将制好的样品置入在样品夹持器(2)内，直径大的一端为进水端，直径小的一端为出水端，以保证样品在测定过程中越压越紧；在样品和样品夹持器(2)的缝隙中填满由水泥浆和膨胀土混合而成的浆液，浆液风干后应当完全填充样品和样品夹持器(2)之间的空隙，使得水不会通过这些缝隙流通，有效避免样品夹持器(2)与被测试样品接触面之间的渗漏；将顶盖(1)和底座(3)通过螺栓(7)固定在样品夹持器(2)上下端；

b.通过橡皮管将进水口(8)与进水端体变管(6)一端进行连接，进水端体变管(6)另一端连接至自动加压系统(11)；顶盖(1)的出水口(5)通过橡皮管连接到排水量体变管(10)；

c.通过自动加压系统(11)对样品夹持器内的样品加水，待上排气孔(4)和下排气孔(9)均有水流出时，关闭自动加压系统(11)，并关闭上排气孔(4)和下排气孔(9)的阀门；

d.通过自动加压系统(11)加载水压P，开始进行渗流试验，读取单位时间内进水端体变管(6)的水量W₁和排水量体变管(10)的水量W₂，当W₁＝W₂时，可以判定渗流稳定，随后读取连续3-4个单位时间Δt内的渗流流量Wt，当连续几个单位时间Δt内Wt的数值保持稳定时，结束试验；

e.渗透系数k_t及水力坡降J由以下公式计算所得：

kT=Wt×H×ρwA×Δt×P×10;]]>J=P×10H]]>

式中：kt是在水温t°时的试样的渗透系数(cm/s)，Wt为单位时间Δt内渗流的流量(cm³)，H为试样的高度(cm)，ρ_w为水温t°时水的密度(g/cm³)，Δt为渗流时间(s)，A为试样顶端横断面的过水面积(cm²)，P为渗透压力(kPa)。