专利名称：浅层沙土渗透系数测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于岩土工程技术领域，特别涉及一种沙土渗透系数的探测装置。
背景技术：
沙土渗透系数的定量测试关系到降水入渗和地下水补给等问题，尤其在干旱地区，沙土的渗透系数测量具有重大的意义，目前已有许多测定沙土渗透系数的方法，主要包括实验室分析法和野外测定法。实验室分析法需要从野外取样，在室内应用达西定理等求得野外原状土渗透系数，这种方法对土的扰动比较大，破坏了土体的天然结构，而且无法在野外进行测量。野外试验法主要是利用抽水法和压水法求得含水层的渗透系数，所述的抽/压水法主要有定流量抽/压水法、定降深抽/压水法等，其中，定流量抽/压水法是以固定流量抽取测井中的水体(也即定流量往测井中注入水体)，使含水层与测井间的水流运动达到稳态，根据稳态情况的流量与降深关系获取含水层的渗透系数；而定降深抽/压水法是通过抽/压水使测井内的水位降深保持不变，根据流量与降深的关系求得含水层的渗透系数。但是此种方法设备繁琐、操作复杂，需要消耗大量的人力、物力和财力，实施成本较高。国外研究出一种冲击试验法，它是一种野外试验法，实施时，主要是在测井中设置套管，将测井的内壁隔离，并在套管的特定位置设置过滤器，利用水位的变化来测试该处含水层的渗透系数，然而，此种测试方法仅适合于引起的水位波动位于过滤器上部的情况下， 若要用于螺孔测试，或者整孔都设置有过滤器的情况下，结果就会存在很大误差；另外，此种测试方法必须配合套管才能实现，从而限制了其应用范围。总结以上野外实验的测试方法，均需钻井测量，相对耗时耗力，有待改进。基于以上分析，本设计人针对现有的渗透系数测试装置进行研究改进，本案由此产生。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题，是针对前述背景技术中的缺陷和不足，提供一种浅层沙土渗透系数测量系统及测量方法，该测试方法无需钻孔即可求得天然状态下浅层沙土的渗透系数，测试系统便于携带，操作方便，且使用成本低。本实用新型为解决以上技术问题，所采用的技术方案是一种浅层沙土渗透系数测量系统，包括竖管、传感器、中央控制器、通讯模块和数据处理模块，其中，竖管设于待测量的沙土层中，传感器设于竖管内，在中央控制器的控制下感测竖管内的数据变化值，并通过通讯模块传送至数据处理模块；数据处理模块根据传感器的感测数据计算获得浅层沙土的渗透系数。上述竖管为直管形、直角形或45°角形。上述传感器为压力传感器，将感测竖管内的压力变化值通过通讯模块传送至数据处理模块。[0013]采用上述方案后，本实用新型具有以下特点(1)本实用新型利用竖管法测定高渗透性沙砾石层渗透系数，属于野外试验，能较好地保持原状土的天然特性，测量结果较准确；(2)利用本实用新型进行参数探测时，不需要进行钻孔等操作，操作方便，测量周期短，成本低，具有较大的工程实用价值；(3)传统野外试验进行钻孔后测量含水层渗透系数，不但成本高，而且只能测量水平向渗透系数，本实用新型可将竖管做成不同角度，测量不同方向的渗透系数，特别适合非均质、各项异性沙土层的渗透系数测量；(4)本实用新型基于高灵敏度压力传感器探测水位，克服了传统竖管法无法测量高渗透性介质渗透系数的缺点，测量精度高，具有较高的推广价值。

图1是本实用新型测量系统的整体架构图；图2是采用本实用新型的测量方法探测沙土层垂向渗透系数的原理图；图3是采用本实用新型的测量方法探测沙土层水平向渗透系数的原理图；图4是采用本实用新型的测量方法探测沙土层与水平面成45度角方向渗透系数的原理图；图5是本实用新型的测量方法的探测流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。如图1所示，本实用新型提供一种浅层沙土渗透系数测量系统，包括竖管、传感器、中央控制器、通讯模块和数据处理模块，其中，竖管可采用PVC管，根据需测量不同方向的渗透系数，其形状可有所不同，所述竖管设于待测量的沙土层中；传感器设于竖管内，用于在中央控制器的控制下感测竖管内的水位变化，在本实施例中，可采用高精度高灵敏度的压力传感器，其分辨速度为1次每秒，精度达士0. 05% FS以上，其可直接获取竖管中的水压数据，并通过通讯模块传送至数据处理模块；由于计算渗透系数需要的参数是竖管中的水位，因此数据处理模块将压力传感器获取的电信号转换成相应的水压信号后，利用压力公式换算为此刻竖管中的水位，并计算沙土的渗透系数。再请参考图5所示，是基于本实用新型提供的浅层沙土渗透系数的测量系统的测量方法，包括如下步骤(1)根据所需测量的渗透系数的方向，选择不同形状的竖管置入沙土层中，该竖管所处的深度即为所需测量渗透系数的深度；配合附图所示，当需要测量垂向渗透系数时，可选用直管形竖管(见图2)，当需要测量水平向渗透系数时，可选用直角形竖管(见图3)，当需要测量与水平面成45°角方向的渗透系数时，可选用45°角形竖管(见图4)。一般来说，当待测沙土层较浅时，为防止破坏沙土层的原有结构，提高渗透系数的测量精度，可直接将竖管插入沙土层中；而当待测沙土层较深时，可在待测位置线挖一小坑，然后将竖管插入，再将竖管周围填埋结实。[0029](2)将传感器置入竖管中，并快速向该竖管中注满水，此时传感器会感测竖管中的数据变化值，并最终获取竖管中的水位；在本实施例中，可采用压力传感器探测竖管中的水压变化值，并根据下式将水压
换算为此时竖管中的水位 , ρh
权利要求1.一种浅层沙土渗透系数测量系统，其特征在于包括竖管、传感器、中央控制器、通讯模块和数据处理模块，其中，竖管设于待测量的沙土层中，传感器设于竖管内，在中央控制器的控制下感测竖管内的数据变化值，并通过通讯模块传送至数据处理模块；数据处理模块根据传感器的感测数据计算获得浅层沙土的渗透系数。
2.如权利要求1所述的浅层沙土渗透系数测量系统，其特征在于所述竖管为直管形、 直角形或45°角形。
3.如权利要求1所述的浅层沙土渗透系数测量系统，其特征在于所述传感器为压力传感器，将感测竖管内的压力变化值通过通讯模块传送至数据处理模块。
专利摘要本实用新型公开一种浅层沙土渗透系数测量系统，包括竖管、传感器、中央控制器、通讯模块和数据处理模块，其中，竖管设于待测量的沙土层中，传感器设于竖管内，在中央控制器的控制下感测竖管内的数据变化值，并通过通讯模块传送至数据处理模块；数据处理模块根据传感器的感测数据计算获得浅层沙土的渗透系数。此种测试系统无需钻孔即可求得天然状态下浅层沙土的渗透系数，便于携带，操作方便，且使用成本低。
文档编号G01N15/08GK202281742SQ20112042460
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者余湘娟, 李刚, 陈亮 申请人:河海大学