[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

说明书

本发明涉及一种常‑变水头一体化渗透系数测定装置及其试验方法，包括常‑变水头管路、介质存储套筒、水源补充及动力装置、其他附属装置；常‑变水头管路分为常水头管路和变水头管路，由透明玻璃缸、支撑架、相关管路阀门及连接件组成；介质存储套筒由有机玻璃透明套筒、透水石、橡胶垫等组成；水源补充及动力装置由水箱、进水管路、阀门、连接件及小型抽水泵组成；其他附属装置包括存储介质顶部套筒、底部套筒、集水量筒、泄水管路及单轴试验压缩机等组成。与现有的装置相比，该装置成功实现了常‑变水头一体化试验操作及ε‑k关系的精确化测定，对相关研究的开展及实际工程勘探具有极大的实用性。

技术领域

本发明涉及一种常-变水头一体化渗透系数测定装置，具体涉及一种常-变水头一体化渗透系数测定装置及其试验方法。

背景技术

渗透系数又称水力传导系数。在各向同性介质中，定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度。渗透系数的测定在地下工程的研究中具有重要意义，是工程地质勘探中所必需要进行的一项工作。如何方便有效的测定渗透系数，对开展科学研究与实际工程具有重大意义。如今各种测试渗透系数的试验仪器种类繁多，但是能够直接研究ε-k关系的试验仪器还未有涉及。并且相关渗透仪成本高、操作复杂、耗时较长。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有渗透系数测定试验仪器的不足，提供一种操作方便，适用范围更广，可有效建立ε-k关系的试验仪器及试验方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种常-变水头一体化渗透系数测定装置，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、底部连接套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。

进一步的，所述的缸体还通过收集管与收集量筒连通。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，所述的顶部套筒还通过泄水管与水箱连通。

进一步的，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。

进一步的，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。

一种常-变水头一体化渗透系数测定装置的试验方法，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；