[发明专利]一种土的常流速渗透堵塞试验方法

权利要求书

1.一种土的常流速渗透堵塞试验方法，其特征在于具体步骤为：

一、建立一个土的常流速渗透堵塞试验装置，包括进水储水箱(1)、磁力搅拌仪(2)、第一进水耐压软管(3)、恒流泵(4)、第一阀门(5)、第二进水耐压软管(6)、进水顶盖(7)、第一透水板(8)、第一法兰(9)、缓冲层(10)、第一渗透筒(11)、第二法兰(12)、第二渗透筒(13)、滤网(14)、第二透水板(15)、出水底盖(16)、第三法兰(17)、出水集水箱(18)、第二阀门(19)、第一出水耐压软管(20)、第一三通(21)、第二出水耐压软管(22)、第三阀门(23)、激光粒度仪(24)、第三进水耐压软管(25)、第四阀门(26)、第二三通(27)、差压传感器(28)和数据采集仪(29)；

磁力搅拌仪(2)置于进水储水箱(1)中，进水储水箱(1)通过第一进水耐压软管(3)和第二三通(27)与恒流泵(4)相连，恒流泵(4)另一端连接第一阀门(5)，第一阀门(5)通过第二进水耐压软管(6)与进水顶盖(7)相连，进水顶盖(7)通过第一法兰(9)与第一渗透筒(11)相连，第一渗透筒(11)顶部设置第一透水板(8)，第一透水板(8)下方为缓冲层(10)，第一渗透筒(11)和第二渗透筒(13)通过第二法兰(12)相连，第一渗透筒(11)和第二渗透筒(13)同一侧设置一排差压传感器(28)，差压传感器(28)设置于与第一渗透筒(11)和第二渗透筒(13)轴心线平行的同一直线上，差压传感器(28)均分别与数据采集仪(29)相连，第二渗透筒(13)的底部设置第二透水板(15)，在第二透水板(15)上设置孔径2mm的钢丝滤网(14)，第二渗透筒(13)与出水底盖(16)通过第三法兰(17)相连，出水底盖(16)通过第一出水耐压软管(20)和第一三通(21)与出水集水箱(18)相连，在第一出水耐压软管(20)上设置第二阀门(19)，第一三通(21)的剩余一端通过第二出水耐压软管(22)与激光粒度仪(24)相连，在第二出水耐压软管(22)上设置第三阀门(23)，第二三通(27)的剩余一端通过第三进水耐压软管(25)与激光粒度仪(24)相连，在第三进水耐压软管(25)设置第四阀门(26)；

在第一渗透筒(11)和第二渗透筒(13)的同一侧设置渗流压力监测孔，将差压传感器(28)的两只引压管路分别安装到相邻两个监测孔中，同时密封好差压传感器(28)与筒身监测孔连接处的缝隙，并使用螺栓进行固定；将差压传感器(28)另一端连接数据采集仪(29)，数据采集仪(29)连接计算机；

所述的第一渗透筒(11)和第二渗透筒(13)全长均为30-40cm、内径均为18-25cm，第一透水板(8)和第二透水板(15)都是直径为18-25cm、厚度为3-5mm的带孔的圆形板，孔径为4-6mm，缓冲层(10)为2-3cm厚的砾石层；

二、试样填装在渗透缓冲层(10)与滤网(14)之间，采用分层装样法，每层土样10cm，按设计密度捣实，层间刨毛，完成试样填装；

三、在出水集水箱(18)中装入清水，控制出水集水箱(18)的位置，确保液面不高于试样底部；初步估计试样的渗透系数，确定提升速率，打开第一阀门(5)和第二阀门(19)，关闭第三阀门(23)，提升出水集水箱(18)，排空管路及试样中的空气或气泡，试样饱和后关闭第二阀门(19)，并将出水集水箱(18)回归原位；

四、在进水储水箱(1)中注入清水，按预先设计的入渗液的浓度添加堵塞颗粒的数量，启动磁力搅拌仪(2)持续搅拌，使堵塞颗粒均匀悬浮在入渗液中；

五、设定好恒流泵(4)的流速，关闭第四阀门(26)，开启数据采集仪(29)，同时开启恒流泵(4)和第二阀门(19)，进行渗透堵塞试验；

六、根据数据采集仪(29)采集的所测量的压力差，采用达西定律实时计算渗透系数，需要将单位为kPa的差压传感器(28)读数换算成单位为cm的水头差hi，再将单位为cm3/s的恒流泵(4)的渗透流量Q、单位为cm的试样长度li、单位为cm2的试样渗流面积A代入达西定律表达式中计算渗透系数：

K i = Q A l i h i , i = 1 , 2 , 3 , ... ... ]]>

式中：Ki-第i土段即同一差压传感器(28)所测量的试样段的渗透系数，单位：cm/s；

Q-渗透流量，单位：cm3/s；

A-试样渗流面积即土柱体的横截面积，单位：cm2；

li-试样长度即同一差压传感器所测量的第i段土柱的长度，单位：cm；

hi-水头差即第i段土柱的水头损失值即同一差压传感器所测量的压力差，单位：cm；

整个试样长度l的渗透系数计算公式为：

K = l Σ i = 1 n l i K i ]]>

将不同时刻计算得到的渗透系数对土体在纯水渗透下的饱和渗透系数进行归一化处理，最终得到试样归一化渗透系数随渗透时间的变化规律；

七、根据所需时间间隔使用激光粒度仪(24)测量渗入液和渗出液中颗粒悬浮特征。