[发明专利]一种膨胀性土壤饱和导水系数的测定系统和方法

权利要求书

1.一种膨胀性土壤饱和导水系数的测定系统，其特征在于，包括：马氏瓶，所述的马氏瓶下端出口处通过导水管与便于更换的有机玻璃土柱的底部连接，所述的有机玻璃土柱中填入吸水后能够自由膨胀的风干土样，所述的有机玻璃土柱顶部通过导水管与带有刻度的量筒连接，以及记录时间的秒表，其特征在于，所述的有机玻璃土柱为多个不同高度的有机玻璃土柱，每个有机玻璃土柱中的土样用不同土质的土样分层填充，形成多个土层：

根据试验目的和要求，设计m个不同高度的所述有机玻璃土柱，让其高度略高于装填土壤厚度，以防止因土壤膨胀而致土壤溢出土柱；根据装填土壤厚度由小到大、从1~ m对所述有机玻璃土柱进行编号，将土壤装入所述有机玻璃土柱，设编号i的所述有机玻璃土柱中土壤厚度为L_i（i=1，2……，m）；

从编号1的所述有机玻璃土柱开始试验直到编号m的有机玻璃土柱；所述马氏瓶出口处通过所述导水管与所述有机玻璃土柱的底部相连接，向所述有机玻璃土柱中的风干土壤缓慢供水，使土样从下向上逐渐达到饱和，土样自由膨胀，从有机玻璃土柱顶端连接的导水管出口正下方放一所述量筒，当所述有机玻璃土柱中的土样从下到上全部达到饱和时，水分就会从土样中渗出，通过所述导水管流入所述量筒中，当土壤吸水膨胀变形稳定后，开始实验，使用秒表记录时间，使用量筒记录渗出水量。

2.一种使用权利要求1所述系统的膨胀性土壤饱和导水系数的测定方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

制作有机玻璃土柱的步骤：用于制作多个有机玻璃土柱，制作过程如下：

将厚度为L的土样分为m层，第j层（j=1，2，……，m）土样的厚度为l_j；

在每个有机玻璃土柱中按一定容重装填土样：根据土层的厚度l_j（j=1，2，……，m）选择制作一系列不同厚度的土样，分别填入相应不同高度的有机玻璃土柱中，并从最短有机玻璃土柱开始编号，为i=1，2，……，m，其中：第i个有机玻璃土柱中土样厚度为L_i：

；

使土样饱和的步骤：取第j个土样厚度为L_j的有机玻璃土柱与马氏瓶和导水管连接；

调控马氏瓶向有机玻璃土柱中的土样缓慢供水，使有机玻璃土柱中的土样从下向上逐渐达到饱和，土样吸水基本自由膨胀，待土壤膨胀变形稳定后进入下一步骤；

测试并记录参数的步骤：当土样饱和且土样膨胀量达到最大值后开始用秒表记录观测时间，用量筒测定对应时间的土样出渗水量；记录各项试验参数：横截面积A_j、水头高差h_j、出流时间t_j、出流量Q_j；

计算的步骤：通过公式：

K_e，j为利用编号为j的有机玻璃土柱进行测定土样厚度为L_j（l₁+l₂+…+ l_j）时的有效导水系数；

计算第j层（j=2，…，m）土样的土壤饱和导水系数：

从编号为1的有机玻璃土柱开始重复“使有机玻璃土柱饱和的步骤”至“计算的步骤”，直到编号为m的有机玻璃土柱，完成各层土样的土壤饱和导水系数的计算。