[发明专利]一种低渗透性饱和粘土渗透测定仪及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及关于地质领域实验室内用于粘土低渗透性饱和粘土渗透测定仪及方法，特别涉及一种低渗透性饱和粘土渗透测定仪及测试方法。

背景技术

粘性土弱透水层孔隙水与含水层关系密切，近年来由于我国经济发展较快，地下水资源的过量开采动用了大量不可恢复的粘性土孔隙水资源，导致局部地区出现大面积地面沉降等地质灾害问题；另一反面，由于粘性土孔隙水渗流缓慢，可能封存了丰富的古气候古环境信息，通过研究粘性土孔隙水的运移，有利于解释一些水文地质及工程地质问题，有利于对古水文地质、古水文地球化学信息的恢复。目前来说，传统的渗透仪器多注重于粗粒土样，对于较细粒的粘土测试仪器较少，个别低渗透装置存在渗透时间较长，受温度和蒸发的影响较为严重，精确度较低，误差较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低渗透性饱和粘土渗透测定仪及测试方法，有效的解决了传统的渗透仪器注重于粗粒土样，对于较细粒的粘土测试仪器较少，个别低渗透装置存在渗透时间较长，受温度和蒸发的影响较为严重，精确度较低，误差较大的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种低渗透性饱和粘土渗透测定仪，包括空压机、供水瓶、渗透装置和集水瓶，上述空压机通过管道分别连通供水瓶和渗透装置，上述供水瓶通过管道连通渗透装置一端，上述渗透装置另一端通过管道连通集水瓶。

上述渗透装置包括围压室和渗透机构，上述渗透机构两端固定在围压室两侧内壁上，上述空压机通过管道连通围压室，上述渗透机构两端分别通过管道连通供水瓶和集水瓶。

上述渗透机构包括两个一端开口的耐压钢桶、橡胶套和两个透水石，两个上述耐压钢桶对称安装在围压室内部两端，且开口端相对设置，上述橡胶套套接置于两个耐压钢桶之间，且两端通过O型圈与围压室内壁密封连接，两个上述透水石对称设置在橡胶套的内部两端端口处，两个上述透水石与橡胶套之间形成一个样品室。

上述空压机通过三通管路分别连通供水瓶和渗透装置。

上述三通管路包括主管路、第一分管路和第二分管路，上述主管路一端分别与第一分管路和第二分管路的一端连通，另一端连通空压机，上述第一分管路另一端连通供水瓶，第二分管路另一端连通渗透装置。

上述主管路上由连通空压机的一端到另一端依次设置有第一开关阀和干燥装置，上述第一分管路上由连通主管路的一端到连通供水瓶的一端依次设置有第二开关阀、第一精密调压阀和单向进气阀，上述第二分管路上由连通主管路的一端到连通渗透装置的一端依次设置有第三开关阀和第二精密调压阀。

上述供水瓶上设置有用于监测供水瓶内部气压的压力表。

上述供水瓶与渗透装置连通的管道上设置有止水夹。

一种低渗透性饱和粘土渗透测定仪的测试方法，包括以下几个步骤：

第一步：样品试样制作，具体为，

S1：整平样品试样，将内涂凡士林的试样环刀压入试样少许，再将环刀压下的土样侧面削去一层，使与环刀刃口相接处的土样直径值略大于环刀内径；

S2：重复上述步骤S1，至试样突出环刀上部；

S3：削去环刀两侧余样，反复涂抹试样的表面，避免试样表面孔隙堵塞或试样压缩，存放在干燥环境中备用；

S4：记录试样的长度l，试样直径d，计算得出试样截面面积A。

第二步：将上述第一步中得到的样品试样放入真空机中进行饱水24-72小时，存放备用；将渗透装置中的透水石取出也放入真空机中进行饱水24-72小时，后安装进渗透装置中；

第三步：将第二步中饱水处理的样品试样安放在样品室内，并在透水石表面包覆滤纸；

第四步：打开止水夹，供水瓶内液体对渗透装置进行渗透测试，同步，打开空压机，打开主管路的第一开关阀，打开空压机与供水瓶连通的管路上依次设置有第二开关阀、第一精密调压阀和单向进气阀，打开空压机与渗透装置连通的管路上依次设置有第三开关阀和第二精密调压阀，对围压室和供水瓶持续稳定供压，待集水瓶内有液体流入一段时间后，记录供水瓶的进水量和集水瓶的出水量，待进水量和出水量相等或相近时，实验趋于稳定状态，开始计时，并记录供水瓶内起始水位h₀，供水瓶内气压P及初始水头值H₀＝h₀+P/(ρ_液g)；

其中，ρ_液为液体密度，g为重力系数；