[发明专利]利用磁流体测量孔隙率的装置及方法

说明书

一种利用磁流体测量孔隙率的装置，包括密闭箱体，密闭箱体底部连接有磁流体汇集槽体，密闭箱体底部设有磁流体汇集通道，密闭箱体通过磁流体汇集通道与磁流体汇集槽体连通，密闭箱体一侧壁上设有抽气通道以及磁流体充入通道，密封箱体上的四个侧壁上分别设有磁体安装槽；密闭箱体为透明箱体，磁流体汇集槽体为透明槽体。本发明提供的一种利用磁流体测量孔隙率的装置及方法，可以解决效率低、准确性差的问题，测量范围灵活，对土体损伤小，测量结果精确。

技术领域

本发明涉及土木工程测量领域，尤其是一种利用磁流体测量孔隙率的装置及方法。

背景技术

土壤孔隙度指的是土壤中除固体所占空间以外部分在总体中的比值，孔隙度的大小与土壤类型、质地、有机质含量有关，对工程的基础有着至关重要的影响，传统测量土壤孔隙度的方法有三种，即气压比重法、吸水法、容重换算法，具体如下：

一、气压比重法：用标准环刀选取土壤样本后，置于105℃烘干箱中24小时，随后送入气压比重计的气囊中抽气，将抽出的气体与大气压强之差在玻璃管连通器中直接显示，可转换为孔隙率。

二、吸水法：首先用环刀取样本土壤与环刀一起放置在含水的容器内，水位不高于环刀高度，经24小时浸泡后，进行称重，然后放在105℃烘箱中24小时，烘干土样再次称重可得容积饱和含水率。因为水的比重为1，故容积饱和含水率理论上直接等于孔隙率。然而，在用环刀等工具进行土样选取过程中一定程度会破坏土壤的原始状态，测量周期较长，实时性不好，会影响测试结果的准确性。

三、容重换算法：即孔隙度＝(1-土壤容重/土粒密度)×100％；该方法在确定土粒密度时较为费工费时。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用磁流体测量孔隙率的装置及方法，可以解决效率低、准确性差的问题，测量范围灵活，对土体损伤小，测量结果精确。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用磁流体测量孔隙率的装置，包括密闭箱体，密闭箱体底部连接有磁流体汇集槽体，密闭箱体底部设有磁流体汇集通道，密闭箱体通过磁流体汇集通道与磁流体汇集槽体连通，密闭箱体一侧壁上设有抽气通道以及磁流体充入通道，密封箱体上的四个侧壁上分别设有磁体安装槽。

密闭箱体为透明箱体，磁流体汇集槽体为透明槽体。

一种利用上述装置进行孔隙率测量的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：将抽气装置与抽气通道连通，将土壤样块放置于密闭箱体内；

步骤2：启动抽气装置使密闭箱体至真空状态；

步骤3：称量真空状态下土壤样块的重量；

步骤4：将亲水磁流体通过磁流体充入通道充入，待亲水磁流体浸入土壤样块后，再次称量土壤样块，得到土壤样块的重量差△W，设磁流体的密度为ρ_c，则土体的孔隙率＝△W/ρ_c。

一种利用上述装置进行孔隙率测量的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1:称取土壤样块的体积V；

步骤2：将抽气装置与抽气通道连通，将土壤样块放置于密闭箱体内，将使得待测方向与磁流体充入通道的孔道方向一致，向四个磁体安装槽内分别装入电磁铁；

步骤3：启动抽气装置使密闭箱体至真空状态；

步骤4：将亲水磁流体通过磁流体充入通道充入密闭箱体内，同时开启磁流体充入通道相对侧B上的电磁铁，利用磁力使得亲水磁流体充满土壤样块的测量方向；

步骤5:待多余的磁流体无法充入密闭箱体内,即磁流体充入通道4相对侧B流出的亲水磁流体稳定后，停止供应亲水磁流体；