[实用新型]一种测定非饱和土渗透系数曲线的实验装置

说明书

本实用新型公开了一种测定非饱和土渗透系数曲线的实验装置，包括称重单元，样品室、供液系统和数据采集系统；其中样品室通过橡胶管与供液系统连通，样品室包括底盘和装样腔，底盘设置于称重单元顶部，装样腔位于底盘顶部，并与底盘固定连接；数据采集系统包括水分计、张力计、数据采集器和计算机，水分计和张力计插入装样腔的待测样品中，数据采集器分别与称重单元、水分计、张力计电连接，并将电信号传送至计算机，通过读取样品不同时刻的含水率、基质吸力、质量，得到非饱和土的渗透系数曲线。本实用新型公开的上述实验装置操作简单、测量精度高、时间短，能够适用于土木工程中遇到的各种土质在非饱和情况下渗透系数曲线的测定。

技术领域

本实用新型涉及环境岩土工程技术领域，更具体的说是涉及一种测定非饱和土渗透系数曲线的实验装置。

背景技术

非饱和土是指土壤孔隙由水和空气填充，即饱和度介于100和0之间的土壤，其广泛分布在地球表面，如天然沉积土、岩土工程项目遇到的土大部分都是非饱和土，在实际的环境岩土工程中，很少遇到饱和土。其中非饱和土体的渗透性分析是土体稳定性评价、土中污染性液体运移分析、土层隔水性能评价的基础，它和人类的生活密切相关，涉及到水利、环境、交通、建筑等诸多行业。

1931年Richards通过实验证明非饱和土壤符合达西定律，即非饱和水流的渗流速度与总土水势成正比，且与土壤中孔隙分布有关，垂向一维Richards公式为：

其中，k(θ)为非饱和渗透系数，表示流体通过孔隙骨架的难易程度。

目前，非饱和土渗透系数的测定采用的方法可分为稳态法和非稳态法，其中稳态法的测量范围比较小且测量时间较长，使用非稳态法测量非饱和土渗透系数更为普遍。

因此，如何提供一种操作简便、测量精度高，测量时间短的测定非饱和土渗透系数曲线的实验装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种操作简单、测量精度高、时间短，能够适用于土木工程中遇到的各种土质在非饱和情况下渗透系数曲线测定的实验装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种测定非饱和土渗透系数曲线的实验装置，包括称重单元，样品室、供液系统和数据采集系统；

其中所述样品室通过橡胶管与所述供液系统连通，所述样品室包括底盘和装样腔，所述底盘设置于所述称重单元顶部，所述装样腔位于所述底盘顶部，并与所述底盘固定连接；

所述数据采集系统包括水分计、张力计、数据采集器和计算机，所述水分计和所述张力计插入所述装样腔的待测样品中，所述数据采集器分别与所述称重单元、所述水分计、所述张力计电连接，并将电信号传送至所述计算机，通过读取样品不同时刻的含水率、基质吸力、质量，得到非饱和土的渗透系数曲线。

优选的，在上述一种测定非饱和土渗透系数曲线的实验装置中，所述装样腔侧壁设置有水分计插孔和张力计插孔，并且所述水分计插入所述水分计插孔中通过玻璃胶密封，所述张力计插入所述张力计插孔中通过玻璃胶密封。

优选的，在上述一种测定非饱和土渗透系数曲线的实验装置中，所述水分计设置有一个，所述张力计设置有两个，具体的，水分计和张力计的数量取决于试验装置整体的高度。

优选的，在上述一种测定非饱和土渗透系数曲线的实验装置中，所述称重单元包括上金属板、下金属板和压力传感器，所述压力传感器固定设置于所述上金属板和所述下金属板之间，与设置于外部的所述数据采集器连接，可显示称重的数据。

优选的，在上述一种测定非饱和土渗透系数曲线的实验装置中，所述上金属板、所述下金属板的材质均为铝合金，铝合金具有材料密度小，同体积质量轻，强度高，不易腐蚀的优点。