[发明专利]用于颗粒堆积型介质的渗透率原位测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种用于颗粒堆积型介质的渗透率原位测量装置,其特征是：在透气球形腔体(1)的上部设置着抽气孔，抽气孔连接的管道通过调节阀(4)、流量计(5)连接着真空泵(7)，位于流量计(5)和真空泵(7)之间的连接管道上设置着支管，在支管的上端口上安装着第二绝对压力传感器(6)，位于抽气孔两侧的透气球形腔体(1)上分别设置着第一通孔和第二通孔，其中在第一通孔的连接管上端口上安装着第一绝对压力传感器(2)，在第二通孔的连接管上端口上连接着差压传感器(3)的高压端，其低压端连接着导管(8)。

2.根据权利要求1所述的用于颗粒堆积型介质的渗透率原位测量装置的测量方法,其特征是：有如下步骤，(1)开挖颗粒堆积型介质(9)，将半径为r₁用纱布均布包裹的透气球形腔体(1)及其连同第一绝对压力传感器(2)和差压传感器(3)一齐置入开挖的坑内，回填平整，置入深度为透气球形腔体(1)的球心至颗粒堆积型介质(9)自由面的距离r₂；

(2)保持差压传感器(3)低压端连接的导管(8)露出大气避风处；

(3)开启真空泵(7)对透气球形腔体(1)抽气，控制调节阀(4)使透气球形腔体(1)与当地大气之间的压差稳定在1kPa以内；

(4)抽气稳定流动下，读取真空泵(7)入口抽速S、压力Pa，根据公式计算出透气球形腔体周围颗粒堆积型介质(9)的渗透率，式中：透气球形腔体半径r₁、空气动力粘度μ、当地大气压p_a、抽气边界半径r₂选取为透气球形腔体距离颗粒堆积型介质自由面的最小距离，真空泵入口抽速s（也可以采用真空泵的铭牌抽速）、透气球形空腔与大气压之间的压差Δp、真空泵入口压力p_e可直接测量得到。

3.根据权利要求2所述的用于颗粒堆积型介质的渗透率原位测量装置,其特征是：透气球形腔体(1)距离颗粒堆积型介质(9)自由面的距离不小于透气球形腔体(1)半径的18-22倍。

4.根据权利要求2所述的用于颗粒堆积型介质的渗透率原位测量装置,其特征是：颗粒堆积型介质(9)为沙子、土壤、煤粉、谷物等松散物质。

5.根据权利要求2所述的用于颗粒堆积型介质的渗透率原位测量装置,其特征是：对透气球形腔体(1)抽气使其内部气体形成略低于当地大气压的微负压，建立稳态流动下的一堆球壳流动模型。

6.根据权利要求1所述的用于颗粒堆积型介质的渗透率原位测量装置,其特征是：透气球形腔体(1)由金属烧结材料构成，其均布透气孔的目数为200目；或透气球形腔体(1)为由薄壁金属构成的球形腔体，球形腔体表面均布着通孔，使用时用纱布包裹。