一种变水头渗透系统

1.本实用新型属于变水头渗透试验领域，具体涉及一种变水头渗透系统。


背景技术：

2.变水头渗透试验是在钻孔内进行的一种测定土体渗透系数的试验方法，在试验过程中，试验水头逐渐下降，最终趋近于零。根据套管内的试验水头下降的速度与时间的关系，计算试验土层的渗透系数。现有的变水头渗透装置(tst-55土壤渗透仪)主要通过观测水头随时间的变化测求试样渗透系数的试验，一般适用于渗透性弱的粘性土为主。已有的变水头渗透装置无法解决深层土体在水一定压作用下的测求试样的渗透系数，已有变水头无法模拟出稳定高水压情况。另外，现有的变水头渗透装置无法测得渗透装置内试样在水作用下的所产生的压强。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种变水头渗透系统，可以模拟土层在不同深度下所受到的稳定高水压情况，从而有利于深层土体在高水压作用下试样渗透系数的测求。
4.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种变水头渗透系统，包括稳压供水装置和渗透装置，稳压供水装置用于向渗透装置内的土样提供试验所需的水压，所述渗透装置包括底座、套筒、环刀、上透水石、和下透水石；所述环刀通过上端和套筒顶部的卡槽卡接安装在套筒内，所述上透水石位于套筒上方，上透水石和环刀之间设置有密封圈；设置出水口的上盖罩设在上透水石及套筒顶部；所述底座的凹槽内设置有下透水石，下透水石和环刀内的土样接触；所述底座设置有进水口和排气口，进水口和排气口均与所述凹槽连通，进水口用于和稳压供水装置连接；压力传感器通过支架安装在渗透装置的上方，且压力传感器的探头穿过所述上盖的开口顶在所述上透水石上。
5.在底座内围绕所述凹槽的上沿设置有密封圈。
6.所述底座上设置两根顶部连接的斜梁支撑，以构成安装压力传感器的支架。
7.两根所述斜梁支撑的交叉处设置有安装孔，以安装压力传感器。
8.所述压力传感器包括显示器、手柄和探头，手柄固定在所述的安装孔内。
9.所述稳压供水装置包括压力罐和供水管，供水管和所述进水口连接。
10.所述供水管为金属管。
11.底座上进水口的高度和压力罐上供水管的高度相同。
12.本实用新型的有益效果是：现有的变水头渗透装置的变水头只能提供相对较小的水压情况，无法准确反映深层土所受水压情况。本实用新型相比较于现有的变水头渗透装置，可以模拟出土体在不同深度土层情况下所受到的水压，同时供水压力罐为渗透装置提供不同的稳压，使该变水头渗透系统更加灵活。
13.本实用新型通过压力传感器可以测得渗透装置内土层在水的作用下，土体所受到的真实压力。
附图说明
14.图1为本实用新型的结构示意图；
15.图2为本实用新型中渗透装置的底座部分结构示意图；
16.图3为图2的剖视图；
17.图4为本实用新型中渗透装置底座上方结构的示意图；
18.图5为图4的剖视图；
19.图6为本实用新型中压力传感器和渗透装置的配合关系示意图；
20.图中标记：1、支撑台，2、底座，201、进水口，202、凹槽，203、排气口，204、密封圈槽，3、套筒，4、上盖，5、斜梁支撑，6、压力传感器，601、探头，602、手柄，603、显示器，7、压力罐，8、供水管，9、上透水石，10、上密封圈，11、环刀，12、下透水石，13、出水口，14、下密封圈。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不作为对实用新型做任何限制的依据。
22.参照附图所示，一种变水头渗透系统，包括稳压供水装置和渗透装置，渗透装置放置在支撑台1上，使得渗透装置的进水口和稳压供水装置的供水管8等高。在渗透装置上还安装有压力传感器6。
23.如图2-5所示，所述渗透装置包括底座2、套筒3、环刀11、上透水石9和下透水石12，所述底座2中心设有下沉的凹槽202，底座2相对的两侧分别设置进水口201和排气口203，进水口202和排气口203均与所述凹槽202连通，底座2上表面围绕所述凹槽202的上沿设置密封圈槽204。底座2上另两个相对的两侧连接两根斜梁支撑5，两根斜梁支撑5的上端连接形成倒置的v形，并在两根斜梁支撑5上端连接位置设置用于安装压力传感器6的安装孔。
24.所述的套筒3上下两端敞口，其内部设置取土用的环刀11，套筒3上端口沿位置设置环形的卡槽，以将环刀11上端卡入卡槽，实现环刀11与套筒3的连接；所述上透水石9通过上密封圈10装配在套筒3上端，并且上透水石9压在环刀11内的土样上，套筒3上端还安装有上盖4，上透水石9及上密封圈10被罩设在上盖4内，上盖4的侧面设置有渗透装置的出水口13。所述的下透水石12放置在所述底座2的凹槽202内，环刀11内的土样底部压在下透水石12上，并由安装在所述密封圈槽204内的下密封圈14对下透水石9和土样之间进行密封。
25.所述排气口203和出水口13上均安装阀门，以实现排气或排水的控制。
26.所述稳压供水装置包括压力罐7和供水管8，供水管8和所述底座2的进水口201连接，由压力罐7为渗透装置提供试验需要的不同压力的压力水。
27.所述的压力传感器6包括探头601、手柄602和显示器603，手柄602安装在所述斜梁支撑5的安装孔，并上下调整探头601的高度，使得探头601穿过上盖4的开口顶在上透水石9上。
28.本实用新型在使用前进行以下准备工作：首先在环刀11内壁涂上一层凡士林，然后用环刀11切取圆形土样，再利用削土刀将环刀11上下两端的土样刮平，再将环刀11外壁擦拭干净。接下来将环刀11及土样一起放到套筒3内，环刀11上端卡在套筒3顶部的卡槽内，然后将带有上密封圈10的上透水石9密封装配在套筒3上端，再将上盖4安装在套筒3上，最后将下透水石12放在底座2的凹槽202内，再将装有土样的套筒3放在底座2上方，并确保下
密封圈14的密封效果。
29.进行渗透试验时，首先需要将渗透装置内的气体排出，可以将渗透装置横放，使得排气口203和出水口13向上，然后通过进水口201向渗透装置进水，同时关闭出水口13的阀门，打开排气口203的阀门，装置内多余的气体从排气口203中排出，直到有水从排气口203排出，说明装置内空气已排出干净。排气后，将渗透装置摆正位置进行渗透试验，这时需要关闭排气口203阀门，压力水从渗透装置的进水口201进入，并通过下透水石12进入土样中，在一定水头作用下静置一段时间，然后再从上盖4侧面的出水口13流出，记录出水口单位时间内的出水量，并重复相同实验操作几次，可以计算土体的渗透系数。
30.在进行渗透试验时，压力罐7可以提供不同水压力，以模拟土体在不同深度所受到的水压情况。同时，土样在水头作用下会产生一定的压力，使得上透水石9出现一定程度的位移，被压力传感器6所记录，并显示在传感器的显示器603上。
31.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种变水头渗透系统，包括稳压供水装置和渗透装置，稳压供水装置用于向渗透装置内的土样提供试验所需的水压，其特征在于：所述渗透装置包括底座、套筒、环刀、上透水石、和下透水石；所述环刀通过上端和套筒顶部的卡槽卡接安装在套筒内，所述上透水石位于套筒上方，上透水石和环刀之间设置有密封圈；设置出水口的上盖罩设在上透水石及套筒顶部；所述底座的凹槽内设置有下透水石，下透水石和环刀内的土样接触；所述底座设置有进水口和排气口，进水口和排气口均与所述凹槽连通，进水口用于和稳压供水装置连接；压力传感器通过支架安装在渗透装置的上方，且压力传感器的探头穿过所述上盖的开口顶在所述上透水石上。2.根据权利要求1所述的一种变水头渗透系统，其特征在于：在底座内围绕所述凹槽的上沿设置有密封圈。3.根据权利要求1所述的一种变水头渗透系统，其特征在于：所述底座上设置两根顶部连接的斜梁支撑，以构成安装压力传感器的支架。4.根据权利要求3所述的一种变水头渗透系统，其特征在于：两根所述斜梁支撑的交叉处设置有安装孔，以安装压力传感器。5.根据权利要求4所述的一种变水头渗透系统，其特征在于：所述压力传感器包括显示器、手柄和探头，手柄固定在所述的安装孔内。6.根据权利要求1所述的一种变水头渗透系统，其特征在于：所述稳压供水装置包括压力罐和供水管，供水管和所述进水口连接。7.根据权利要求6所述的一种变水头渗透系统，其特征在于：所述供水管为金属管。8.根据权利要求1所述的一种变水头渗透系统，其特征在于：底座上进水口的高度和压力罐上供水管的高度相同。

技术总结
一种变水头渗透系统，包括稳压供水装置和渗透装置，所述渗透装置包括底座、套筒、环刀、上透水石、和下透水石；所述环刀通过上端和套筒顶部的卡槽卡接安装在套筒内，所述上透水石位于套筒上方，上透水石和环刀之间设置有密封圈；设置出水口的上盖罩设在上透水石及套筒顶部；所述底座的凹槽内设置有下透水石，下透水石和环刀内的土样接触；所述底座设置有进水口和排气口，进水口和排气口均与所述凹槽连通，进水口用于和稳压供水装置连接；压力传感器通过支架安装在渗透装置的上方，且压力传感器的探头穿过上盖顶在上透水石上。本实用新型可以模拟土层在不同深度下所受到的稳定高水压情况，从而有利于深层土体在高水压作用下试样渗透系数的测求。透系数的测求。透系数的测求。


技术研发人员：吴禄源 王琦文 仝敬博 李建会 朱永恒 丁菲 张涛 刘芸秀 李梦
受保护的技术使用者：河南大学
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/7/14