[发明专利]土体水平向渗透系数的测定装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程材料试验仪器领域，尤其涉及土体水平向渗透系数的测定装置及其方法。

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。由于软土在沉积过程中的各向异性，导致土体在不同的方向具有不同的渗透系数。当应用数值方法预测土工织物加固地基的沉降以及预测堤坝、路基等长期变形时，土体渗透系数的大小决定着达到最终沉降的时间，而在土工织物加固的地基中，沉降完成的时间取决于水平渗透系数的大小。因此，水平渗透系数测定的准确性直接影响预测地基沉降和工后长期变形的准确性。

现行针对透水性小的粘性土的室内测定土体的渗透系数的技术通常为固结渗透试验，该方法基于一维固结试验，通过测定恒定压力下的试样的变形和时间的关系，并根据固结理论推求渗透系数。

公开号为2630839的中国专利，其实用新型名称为“粗颗粒土渗透系数及土体渗透变形测试仪”，公开了试样筒上端的顶箍、下端的底箍分别与上、下顶盖连接，上、下顶盖上设置三通、弹簧顶杆，固定多孔板，试样筒下可设置垂直支架或水平支架。该实用新型结构简单，操作方便，可测多项参数，但此实用新型的装置无法测定渗透系数很小粘性土的水平渗透系数。

公开号为1737530的中国专利，其发明名称为“一种测试渗透系数及抗渗比降的方法”，公开了一种测试渗透系数及抗渗比降的方法,包含以下步骤：A.使用由透水石制成的固定装置将岩土体固定在一可施加渗透水压力的底座上；B.在试样底部加渗透水压Ps；C.施加渗透水压力后，渗透水经过试样，由固定装置上方的排水口流出，排水口接量水设备；D.测量渗透水压力、时间及渗流量，计算渗透系数和抗渗比降。采用本发明的方法测定的岩土体渗透系数具有很高的可靠度和精度。但是本实发明测试设备复杂，所需试验成本大，而且测量粘性土的渗透系数时所需压力大、时间长，无法做到变形和渗透系数同步进行测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了土体水平向渗透系数的测定装置及其方法，以解决现有技术中不能简易地测量土体水平向渗透系数的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种土体水平向渗透系数的测定装置，其包括：固结盒，所述固结盒内放置中间填充有吸水单元的土样，所述吸水单元贯穿所述土样，所述固结盒底部开有孔洞，所述孔洞的一端对准所述吸水单元的一侧，所述孔洞的另一端通向所述固结盒的外部；隔离板，所述隔离板覆盖所述土样的一侧，并在对应所述吸水单元的区域开有孔；活塞，所述活塞覆盖所述土样的另一侧以及所述吸水单元的另一侧。

进一步的，所述土体水平向渗透系数的测定装置还包括土样开孔器。

进一步的，所述土样开孔器为带刃脚的圆形薄壁取土器。

进一步的，所述吸水单元为土工织物。

进一步的，所述土体水平向渗透系数的测定装置还包括标有刻度的玻璃管，所述玻璃管与所述孔洞的另一端连接。

进一步的，所述土体水平向渗透系数的测定装置还包括有机玻璃板，所述有机玻璃板的一侧覆盖所述土样的另一侧，所述活塞与所述有机玻璃板的另一侧接触。

进一步的，所述活塞远离土样的一侧表面中心具有突出元件。

进一步的，所述活塞的中心开有螺纹孔，所述突出元件与所述螺纹孔匹配，并固定在所述螺纹孔处。

本发明还提供了一种土体水平向渗透系数的测定方法，采用上述土体水平向渗透系数的测定装置，该测定方法包括：将隔离板放入固结盒；切取土样，并将所述土样放入所述固结盒内，所述土样的截面与所述固结盒的截面相同，所述土样的中间填充吸水单元，所述吸水单元贯穿所述土样，并处于饱和状态，所述隔离板覆盖所述土样的一侧；将活塞放入所述固结盒，所述活塞覆盖并压紧所述土样的另一侧以及吸水单元的另一侧；将所述固结盒放置在加载系统下对土样进行加载，记录每一级荷载下的固结变形量和时间；根据固结变形量以及时间算出土体水平向渗透系数。

进一步地，使用土样开孔器对土样开圆孔，所述圆孔贯穿所述土样，往所述圆孔内填充土工织物，所述土工织物通过浸水后达到饱和。

本发明提供的土体水平向渗透系数的测定装置，分别通过隔离板以及活塞封闭土体的竖向排水路径，以测定土体在水平排水情况下的固结变形，进而推算得到土样的水平渗透系数。该测定装置易于维护和安装，有很强的实用性，可以利用常规室内固结仪完成水平渗透系数的测定，有效地利用现有资源。

附图说明

图1为本发明实施例提供的土体水平向渗透系数的测定装置的剖面结构示意图；