[发明专利]土体水平向渗透系数测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及土体渗透系数测量技术，更为具体地说，是涉及一种测量土体水 平向渗透系数的测量仪，属于岩土工程试验研究领域。

背景技术

在岩土工程中，渗透性是土体的一个基本特性，一般用渗透系数表示。渗透 系数必须通过专门的渗透仪器测定。目前测定土体渗透性的渗透仪都是竖向渗透 测量仪，只能测定土体垂直于土层界面的渗透性，即土体的竖向渗透系数。然而， 在实际工程中，水的渗透主要是沿土体水平向渗透，土体的水平向渗透性往往比 竖向渗透性更重要。因此，土体水平渗透系数的测定成为一个急需解决的问题。

为了解决上述问题，本领域的科技人员进行了广泛的探索，以期获得土体水 平渗透系数。《大坝观测与土工测试》报道了一种测定双向渗透系数的仪器(冯 郭铭，付琼华.测定土的双向渗透系数的仪器装置和方法.大坝观测与土工测试， 1997，21(3)：32-34.)，该仪器是在三轴仪基础上进行改造完成的，试样为正方形， 水流方向为竖向，水平渗透系数的测量是通过将试样调转方向实现。这种方法对 某些脱离承膜筒或橡皮模就无法成型的试样，例如砂性土试样的水平渗透系数的 测定是很困难的。对各种岩土都适用的水平渗透仪的水流方向应该是水平的，这 样才能和土体的成积以及试样制备的土体层面一致，才能测得土体水平方向的真 正渗透系数。因此该仪器不能测得真实状态下的土体水平方向的渗透系数。《土 工合成材料水平渗透仪》公开了一种用于测定土工合成材料的水平渗透系数的测 量仪(陈志明，王士明.土工合成材料水平渗透仪.中国：CN 200947078Y.2007.9. 12.)但该水平渗透仪并不适用于土体水平渗透系数的测定。

据发明人所知，在本发明完成之前，还未见有关能够对各种土料都适用的， 能够测得真实状态下的土体水平方向渗透系数测量仪的报道，特别是能够测定土 体试样水平抗渗坡降并适应目前高土石坝高水头要求的土体水平方向渗透系数 测量仪的报道，本领域急需解决的问题还未得到真正解决。

发明内容

针对土体水平向渗透系数测量技术的现状，本发明的目的旨在提出一种能够 适用不同的土体、能够测得真实状态下的土体水平方向渗透系数的测量仪，并可 用其测定土体试样水平抗渗坡降并适应目前高土石坝高水头要求，满足实际工程 设计和土体渗透特性研究的需要。

针对上述发明目的，本发明提出的土体水平向渗透系数测量仪，其结构主要 包括稳压供水系统和渗透系统。所述渗透系统的构成又主要包括竖直设立的土体 试样室、竖直设立在试样室中央的渗透水分布供水管和设置在试样室外盛接渗透 水的集水器，所述试样室由壁面上均布有渗透水外流孔的圆筒体、与筒体密闭联 接的上封盖和下封盖构成，供水管的管壁均布有渗透孔，上端封闭，下端管口穿 过试样室下封盖与稳压供水系统连通。

在上述技术方案基础上，还可在试样室的下方设计供水室，竖直设立在试样 室中央的渗透水分布供水管下管口穿过试样室下封盖与供水室连通，供水室的进 水口与稳压供水系统连通。所述供水室最好是直接设置在试样室下方，以试样室 下封盖作为供水室的上顶盖。供水室与试样室之间的密封联接最好采用法兰密封 联接，即供水室筒体通过法兰与试样室筒体密封联接。

在上述技术方案中，盛接渗透水的集水器为围绕试样室的环形集水箱，环形 集水箱的箱壁上设计有出水接口。环形集水箱最好设计成由试样室圆柱形筒体、 围绕试样室外的圆柱形筒体和平面箱底构成，箱底垂直焊接于试样室筒体渗透水 外流孔下方的筒壁上。环形集水箱也可设计成由试样室圆柱形筒体、围绕试样室 外的圆锥形筒体和平底构成的平底锥筒形环形集水箱，或设计成由试样室圆柱形 筒体和直接接于试样室筒体渗透水外流孔下方的圆锥形筒体构成的锥环形集水 箱。出水接口最好设计在构成环形集水箱的筒体上边缘上，以给试样提供稳定的 出口水压，以及便于收集和测量通过试样的水流量。

在上述技术方案中，稳压供水系统主要包括给水泵、进水管、和设置进水管 上的水压测量仪表，进水管的一端与给水泵的出水口联接，另一端与渗透系统进 水口联接，给水泵的驱动电动机由调频器控制。

为了使稳压供水系统供水压力更为稳定，还可在进水管上设计供水稳压器， 所述供水稳压器为一密闭容器，通过接管与进水管连通。