[发明专利]一种测量冻土渗透系数的柔性壁渗透装置及使用方法

说明书

本发明涉及柔性壁渗透仪领域，是一种测量冻土渗透系数的柔性壁渗透装置及使用方法。包括柔性壁渗透装置，该部分置于可控温恒温室内，右侧为压力控制面板，该部分用于提供介质压力，下方为冷浴装置，该部分用于液体降温。柔性壁渗透装置主要包括三部分，中间部分为压力室，内部注入冷媒，用于提供围压，压力室两侧为提供上下反压的渗透装置，左侧为下反压装置，内部液体由橡胶膜隔开，橡胶膜上方为提供渗透压液体，橡胶膜下方为渗透液体，右侧为上反压装置，内部液体由橡胶膜隔开，橡胶膜上方为渗透液体，橡胶膜下方为提供渗透压液体。围压液体与渗透液体分别装配温度探头，与可控温恒温室上程序温度设定窗相连。利用上述装置可实现在不同围压、不同渗透压以及不同温度下的冻土渗透系数测量。

技术领域

本发明涉及柔性壁渗透仪领域，是一种测量冻土渗透系数的柔性壁渗透装置及使用方法。

背景技术

冻土是指温度在0℃或0℃以下，并含有冰的各种岩石和土壤。主要分为短时冻土、季节冻土和永久冻土三类。在寒区工程建设中，由水分迁移而引起的土体冻胀和融沉是冻土发生病害的主要原因。在研究冻土工程问题时，必须准确测定冻土在不同温度条件下的渗透系数，此对研究寒区工程构筑物的水热特征及变形规律具有重要的意义，也是揭示冻土水分迁移动态、冻土工程的冻胀模拟以及地下水补给过程等理论研究的前提。

常规的渗透仪包括刚性壁渗透仪和柔性壁渗透仪。刚性壁多用于测试渗透性较好的土体，而柔性壁渗透仪测试范围更广，可以测试黏土等渗透系数小的土体。粉质黏土和黏土属于强冻胀的细颗粒土，在常温条件下可选用柔性壁渗透装置测量土体的渗透系数。但对冻土来说，冰水相变导致土体孔隙堵塞，依然用水做渗透液是不现实的，而且土体在不同温度条件下，土体的未冻水含量不同，土体渗透系数也会有所差异。如果继续选用常规的柔性壁渗透仪将无法满足冻土在不同温度条件下渗透系数的测定。此时，就需要创造一种适用于测定冻土渗透系数的柔性壁渗透装置。

发明内容

本发明为了实现在不同围压不同渗透压不同温度下对冻土渗透系数的测量，提供一种测量冻土渗透系数的柔性壁渗透装置及使用方法。

本发明采取以下技术方案：一种测量冻土渗透系数的柔性壁渗透装置，包括可控温恒温室，可控温恒温室内部设置压力室、下反压渗透装置和上反压渗透装置，所述的压力室的顶部和底部分别设置有顶板和底板，压力室与顶板和底板形成密闭体系，密闭体系内部充围压液体，底板上方设置底座，底座上放置有土样，土样的上下两侧设置透水石，土样上方设置顶座；所述的下反压渗透装置内部由橡胶膜隔开成上方腔体I和下方腔体I，上方腔体I内为渗透压力液体，下方腔体I内为渗透液体；所述的上反压渗透装置内部由橡胶膜隔开成上方腔体II和下方腔体II，橡胶膜上方为渗透液体，橡胶膜下方为渗透压力液体；顶座通过橡胶管与上方腔体II连接，底座通过橡胶管与下方腔体I连接，冷浴装置通过三根橡胶管与控制面板连接并在三根橡胶管上分别设置有阀门IV、阀门V和阀门VI，控制面板通过三根橡胶管分别与上方腔体I、下方腔体II以及压力室内部连通并在三根橡胶管上分别设置有阀门I、阀门II和阀门III；下方腔体I内设置有温度探头I，压力室内设置有温度探头II，上方腔体II内设置有温度探头III，温度探头I、温度探头II和温度探头III通过数据线与程序温度设定窗连接。

一种测量冻土渗透系数的柔性壁渗透装置的使用方法，包括以下步骤：

S100～土样制作：土样含水率由实验方案确定，土样为柱状，尺寸依据底座和顶座的尺寸设定。

S200～土样制作完成后将土样套上橡胶膜装入压力室内，土样装好后将压力室密封。

S300～阀门I、阀门III、阀门V和阀门VI关闭，打开阀门II和阀门V注入围压液体，通过控制面板，使围压为0，液体注满后关闭阀门II和阀门IV；