[发明专利]非饱和土渗透系数测量装置

说明书

本发明公开了一种非饱和土渗透系数测量装置，涉及土体渗透系数测量技术领域，包括柱状直管，用于盛装待测土样，柱状直管的上端设有加载装置，为待测土样施加轴向压力；水分传感器和张力计由上至下依次均匀排列在柱状直管上，通过重力测量装置测量供水装置和储水装置内的水量变化；土柱轴向形变测量装置测量待测土样的轴向形变量；湿润锋位移测量装置测量待测土样内的湿润锋前进位移。本发明可以记录土柱的轴向形变，通过对土柱轴向位移变化的监测，预测土体在不同轴向力作用下的变形规律；不仅能够使用瞬态剖面法还能利用湿润锋前进法对土体渗透系数进行测量，同时利用两种方法，能够准确测量多种土体的非饱和渗透系数函数。

技术领域

本发明涉及土样渗透系数测量技术领域，具体涉及一种能够准确测量水- 力耦合作用下的非饱和土渗透系数的测量装置。

背景技术

水-力耦合特性是非饱和土区别于饱和土的最重要特性，因此，孤立地考虑非饱和土的力学和水力学特性不可能真实反映土的变形对土水特征曲线的影响，也就不能真实再现非饱和土的渗流特性。传统的一维土柱渗流装置没有考虑水和力同时作用在土体上对土体渗透系数的影响，无法测量土柱轴向位移，传感器间距布置较大，对于渗透系数较大的土体，无法准确测量水-力耦合作用下土体渗透系数函数，没有真实的反应土体在水和力同时作用下的变形规律，适用方法较为单一，适用性有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够同时测量水-力耦合作用下非饱和土渗透系数、土水特征曲线以及土柱的轴向变形的非饱和土渗透系数测量装置，以解决上述背景技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明提供的一种非饱和土渗透系数测量装置，包括土柱系统、补排系统和测量系统，所述量测系统包括多个水分传感器、多个张力计，所述土柱系统包括柱状直管，所述柱状直管用于盛装待测土样；所述柱状直管的上端设有透水结构，所述透水结构的上方连接有加载装置，通过所述加载装置为所述待测土样施加轴向压力；所述柱状直管的底端设有底座，所述底座的中部设有通孔；

所述多个水分传感器由上至下依次均匀排列在所述柱状直管上，所述多个张力计由上至下依次均匀排列在所述柱状直管上，所述多个水分传感器和所述多个张力计相互对应设置；

所述补排系统包括进水部件和出水部件，所述进水部件包括一端与所述柱状直管的上端连通的进水管，所述进水管位于所述透水结构的上方，所述出水管的另一端连通供水装置；所述出水部件包括一端与所述柱状直管的底座上的通孔连通的出水管，所述出水管的另一端连通有储水装置；

所述量测系统还包括重力测量装置、土柱轴向变形测量装置和湿润锋位移测量装置；所述重力测量装置用于测量所述供水装置和所述储水装置内的水量变化量；所述土柱轴向形变测量装置用于测量所述待测土样的轴向形变量；所述湿润锋位移测量装置用于测量所述待测土样内的湿润锋前进位移。

进一步的，所述柱状直管由透明有机玻璃制成，所述柱状直管上设有刻度尺，所述刻度尺作为所述湿润锋位移测量装置用于测量所述待测土样内的湿润锋前进位移；所述相邻的两个水分传感器之间的距离为150mm。

进一步的，所述透水结构为滤纸或透水石。

进一步的，所述加载装置包括设于所述透水结构上方的加载座，所述加载座上方连接有加载杆，所述柱状直管的顶部固设有顶盖，所述加载杆滑动穿过所述顶盖连接有加载气缸，所述加载杆和所述加载气缸的活塞杆之间设有压力传感器。

进一步的，所述土柱轴向形变测量装置为百分表刻度尺，所述百分表刻度尺的底端与所述顶盖相抵触，所述百分表刻度尺的上端滑动穿过百分表刻度尺支座，所述百分表刻度尺支座固定在所述加载杆上。

进一步的，所述加载气缸设于一横梁上，所述横梁架设于一支撑架上，所述支撑架固定在一支撑座上。