[发明专利]一种常-变水头一体化渗透系数测定装置及其试验方法

权利要求书

1.一种常-变水头一体化渗透系数测定装置，其特征在于，包括储存介质套筒，在所述的储存介质套筒的顶部安装一个与其相连的顶部套筒，底部安装一个底部套筒，且顶部套筒与储存介质套筒之间、底部套筒与储存介质套筒之间安装有透水石；所述的顶部套筒与供水装置相连，为其内部供水；底部套筒连接一个三通，储存介质套筒、底部套筒通过支撑架放置在一个缸体内；三通的第一口连接底部套筒、第二口连接变水头水位管，在所述的变水头水位管上安装变水头水位管阀门；第三口连接常水头出水口阀门；所述的缸体的一侧连接流入玻璃缸注水管，所述的变水头水位管通过流入水位管注水管注水；

所述的供水装置包括水箱、流入介质注水管以及抽水泵，所述的水箱通过出水管与水泵连接，水泵连接流入介质注水管，所述的流入介质注水管上安装有阀门；

所述的抽水泵连接一个四通，四通的第一口与抽水泵相连，第二口与流入玻璃缸注水管相连，第三口与流入介质注水管相连，第四口与流入水位管注水管相连。

2.如权利要求1所述的常-变水头一体化渗透系数测定装置，其特征在于，所述的缸体还通过收集管与收集量筒连通。

3.如权利要求1所述的常-变水头一体化渗透系数测定装置，其特征在于，在所述的四通的第二口、第三口和第四口位置均安装有控制阀门。

4.如权利要求1所述的常-变水头一体化渗透系数测定装置，其特征在于，所述的顶部套筒还通过泄水管与水箱连通。

5.如权利要求1所述的常-变水头一体化渗透系数测定装置，其特征在于，放置在顶部套筒与储存介质套筒之间的透水石的直径与储存介质套筒的内径相等。

6.如权利要求1所述的常-变水头一体化渗透系数测定装置，其特征在于，放置在底部套筒与储存介质套筒之间的透水石的直径与储存介质套筒的底座的直径相等。

7.利用权利要求3所述的常-变水头一体化渗透系数测定装置进行试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将存储介质套筒与已预留螺栓孔的底部透水石及底部套筒采用高强螺栓连接，透水石两侧铺设橡胶垫，采用特制环刀取原状介质或取试验室配置介质置于存储介质套筒中，待介质转移完毕后，将存储介质套筒与上部透水石及顶部套筒连接，然后放置于预先准备好的支撑架上，支撑架已放置于缸体中；

(2)进行相关管路的连接，包括变水头水位管、流入介质注水管、流入玻璃缸注水管、流入水位管注水管、收集管和泄水管；并将所有管路阀门关闭；

(3)对渗透性较大的被测介质可选用常水头试验测定；具体步骤如下：

3.1首先打开相关抽水阀门，打开抽水泵对缸体进行供水，待水位达到收集管管口位置处时停止供水；

3.2然后打开底部套筒的抽水管阀门，并打开抽水泵及上部套筒进水管阀门进行供水，此时水可实现自上而下流经被测介质，并从收集管口处排出；待水位达到泄水管管口时，打开泄水管管口阀门进行泄水；

3.3待水头差Δh和收集管管口流出流量Q稳定后，将集水量筒置于收集管管口处，量测一定时间内集水量筒所收集到的水量；通过相关公式的计算，便可得出被测介质的渗透系数；

(4)对渗透系数较小的被注介质可采用变水头试验测定；具体步骤如下：

4.1首先打开水箱连接管路阀门以及流入水位管注水管上的阀门；

4.2然后打开抽水泵对带有刻度的变水头水位管进行供水，将变水头水位管充水至需要高度后，打开变水头水位管上的阀门；

4.3于此同时开动秒表计时，测记起始水头差Δh₁，经过时间t后，再测记终了水头差Δh₂，通过相关公式的计算，便可得到被测介质渗透系数。

8.如权利要求7所述的常-变水头一体化渗透系数测定装置进行试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

如若需要建立ε-k的关系，可先将存储介质套筒放置于单轴压缩试验机上进行压缩；单轴压缩试验机测试系统可进行压应变ε和压应力p之间曲线的绘制及压缩量的计量；然后存储介质套筒及被压介质一同取出按照上述步骤进行渗透系数的测定。