[发明专利]一种微压渗透仪及测试方法

说明书

本发明公开了一种微压渗透仪及测试方法，它涉及渗透仪技术领域；进水模块由微量注射泵和微量注射器组成，用于精确控制低速流量，试样仓由特制环刀和两个漏斗式砂芯组成，用于放置测试样品，压力梯度监测模块由第一微压差表和第二微压差表组成，用于监测压力变化，出水水位控制模块主要由蠕动泵、滤杯和锥形瓶组成，测试方法为：步骤一、试样的制备；步骤二、试样饱水；步骤三、水位调平；步骤四、流体注入；本渗透仪突破先给定水位再监测流量的传统思维，避免流量计量过程中出现的误差。采用微压差表监测进水端与出水端的微小压差，可以测量极低压力梯度条件下的渗透系数。本渗透仪专门定制了用来放置土样的薄型环刀，满足不同介质需求。

技术领域：

本发明涉及一种微压渗透仪及测试方法，属于渗透仪技术领域。

背景技术：

渗透仪是测试多孔介质渗透系数的最主要方法。常规渗透仪多利用水位控制装置对试样两端的水压进行控制，根据出水端监测的流量，利用达西定律计算其渗透系数。对渗透性低的粘性土等，由于常压下流量较小，常采取加大压力梯度的方式测得渗透系数。

由于粘性土等介质渗透性很差，常压渗透仪控制的压力梯度相对较小，单位时间内通过试样的水量很少，加之存在蒸发等外界因素影响，一般难以准确测量出水端的流量，因此通过该方法测得的渗透系数存在极大误差，甚至无法测量。

为了测量粘性土等低渗透介质的渗透系数，常使用高压渗透仪人为加大压力梯度，进而加快流量。但自然界中粘性土承受的压力梯度通常并不大，人为增加压力梯度不仅造成试验环境失真，而且容易破坏试验介质结构，影响测试结果的可靠性。

常压渗透仪通常使用水柱高度直接监测进水端与出水端水位变化，高压渗透仪常用压力表监测水压(即水位)变化。受分辨率的影响，这两种方法都难以精确测量毫米级以下的水压变化，更无法准确计算进水端与出水端微小的压力差，因此无法测量低压力梯度条件下的渗透系数。

发明内容：

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种能解决低渗透介质水流流速慢、流量难以精确计量等问题的微压渗透仪及测试方法。

本发明的微压渗透仪包含四个模块，其中进水模块由微量注射泵和微量注射器组成，用于精确控制低速流量，试样仓由特制环刀和两个漏斗式砂芯组成，用于放置测试样品，压力梯度监测模块由第一微压差表和第二微压差表组成，用于监测压力变化，出水水位控制模块主要由蠕动泵、滤杯和锥形瓶组成，用于控制出水端水位，且本微压渗透仪还包含第一进水导管、第二进水导管、第一进气管、第二进气管、第一出气管、第二出气管和若干止水夹，所述的微量注射泵与微量注射器的一端连接，且微量注射器的另一端通过第一进水导管与试样仓的前端连接，第一进水导管与试样仓的连接处安装有第一止水夹，试样仓内部中间位置设置有特制环刀，特制环刀的前后端均设置有漏斗式砂芯，所述的特制环刀的厚度为2mm，特制环刀直径有两种规格，分别为25mm和50mm，可满足不同介质的需求，试样仓的后端通过第二进水导管与出水水位控制模块中的滤杯的底部连接，第二进水导管与试样仓的后端连接处安装有第二止水夹，且第二进水导管中部安装有第三止水夹，滤杯的上部与蠕动泵的出口连接，蠕动泵的进口与锥形瓶连接，并且滤杯的中部与锥形瓶上部通过管道连接，所述的蠕动泵、滤杯和锥形瓶之间组成一个循环的管路系统，所述的第一进水导管上通过第一进气管和第二进气管连接有第一微压差表和第二微压差表，所述的第一微压差表监测进水端压力与大气压的压差，第二微压差表监测出水端压力与大气压的压差，两者压差相减再除以测试土样厚度即可计算出压力梯度，所述的第一微压差表和第二微压差表最小量程为30Pa，分辨率为0.6Pa，可分辨出0.06mm的水位变化，远高于常规渗透仪的分辨率，且第一微压差表与第一出气管连接，第一进气管上安装有第四止水夹，第二进气管上安装有第六止水夹和第七止水夹，第二微压差表的另一端通过第二出气管与第二进水导管连接，且第二出气管上安装有第八止水夹和第九止水夹。