[发明专利]一种用于土体分层渗透特性分析的智能测试装置、测量方法及评价方法

摘要

本发明涉及一种用于土体分层渗透特性分析的智能测试装置，其特征在于，包括容土单元、供水装置和智能测试单元，所述容土单元包括圆柱形玻璃筒、渗水阀门、圆柱形底座、渗水管和金属孔板；供水单元包括恒压水泵、水管、喷头依次连接；智能测试单元包括含水率传感器、渗水量传感器和水压力传感器并分别通过信号接收器与计算机连接；所述供水单元位于容土单元的正上方；所述圆柱形玻璃筒内自下而上设有多个相等高度的土体分层结构，每个分层结构的内侧壁上分别设有含水率传感器、渗水量传感器和水压力传感器。本发明能够简便而又精确地测试土体分层渗透特性状况，并给出系统的定位精度、测量方法和评价方法，适用于替代本领域的现有产品。

主权项

1.一种用于土体分层渗透特性分析的智能测试装置的测量方法，所述智能测试装置，包括容土单元、供水装置和智能测试单元，所述容土单元包括圆柱形玻璃筒(4)、渗水阀门(5)、圆柱形底座(9)、渗水管(6)和金属孔板(11)；所述圆柱形玻璃筒(4)设置在圆柱形底座(9)的上部，该圆柱形玻璃筒(4)的底部设有金属孔板(11)，圆柱形玻璃筒(4)的轴向外侧壁上设有连接渗水管(6)的渗水阀门(5)；供水单元包括恒压水泵(1)、水管(2)、喷头(3)依次连接；智能测试单元包括含水率传感器(7)、渗水量传感器(8)和水压力传感器(12)并分别通过信号接收器(13)与计算机(10)连接；所述供水单元位于容土单元的正上方；所述圆柱形玻璃筒(4)内自下而上设有多个相等高度的土体分层结构，每个分层结构的内侧壁上分别设有含水率传感器(7)、渗水量传感器(8)和水压力传感器(12)；其特征在于，所述测量方法包括如下基本步骤：步骤1，组装智能测试装置：先将圆形底座(9)水平设置，将容土单元的圆柱形玻璃筒(4)固定在圆形底座(9)上，金属孔板(11)水平设置在距离圆柱形玻璃筒(4)底部的2cm处，所述渗水管(6)与各个渗水阀门(5)孔紧密连接；将供水装置恒压水泵(1)、水管(2)、喷嘴(3)依次连接，该供水装置设于圆柱形玻璃筒(4)的正上方；所述圆柱形玻璃筒(4)内自下而上设有多个相等高度的土体分层结构，每个分层结构的内侧壁上分别设有含水率传感器(7)、渗水量传感器(8)和水压力传感器；所述含水率传感器(7)、渗水量传感器(8)和水压力传感器(12)还分别通过信号接收器(13)与计算机(10)连接；步骤2，检查智能测试装置状态：圆形底座(9)保持水平设置；渗水管(6)与各个渗水阀门(5)可靠连接；供水单元能够正常出水，恒压水泵(1)、水管(2)、喷嘴(3)依次可靠连接且无漏气；金属孔板(11)水平设置且无倾斜；所述包括含水率传感器(7)、渗水量传感器(8)、水压力传感器(12)、信号接收器(13)和计算机(10)组成的智能测试单元运行正常；步骤3，安放测试土样：将测试土样分层放入圆柱形玻璃筒(4)中，从圆柱形玻璃筒(4)的外部可清晰地看到测试土样的分层状况，每层测试土样放好后，击实至预定的密度；打开供水单元能够正常出水且无漏气现象；所述含水率传感器(7)、渗水量传感器(8)和水压力传感器(12)分别通过信号接收器(13)将采集的数据送入计算机(10)处理，最后由计算机(10)显示数据；步骤4，测试试验：打开恒压水泵(1)使喷嘴(3)向圆柱形玻璃筒(4)注入水流量，各层土样开始渗透，先观察计算机(10)上显示的含水率变化情况，直至各层土样达到饱和，再观察计算机(10)上显示的压力变化情况；记录各层土样开始渗水的时刻，并用量筒接各渗水管(6)中的水流量；根据公式：可得各层土样的渗透系数，其中：F为水压力、ρ为水的密度、g为重力加速度、h为水压高度、k为渗透系数、Q为渗水量、L为土层高度、A为土层横截面积、Δh为高度差、t为时间；步骤5，稳定性评价：从外部观察各层土样开始渗透记录时间并拿量筒接各渗水管(6)渗出的水量，与经智能测试单元的数据采集处理后记录的时间和流量进行比较，得到提供测试评价的范围。