专利名称：粗颗粒土渗透系数及土体渗透变形测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测试仪器，特别涉及一种测试粗颗粒土渗透系数及渗透变形和土样发生渗透破坏时的临界水力梯度的仪器。
背景技术：
目前，水库大坝中大部分都是土石坝，极容易产生裂缝、滑坡和垮坝等现象，其中大多与渗流问题有关。因此，需要对渗流进行测试，以避免上述灾难性事故的发生。
在本实用新型作出之前，已有的仪器或设备常采用常水头法或变水头法二种方法进行测试。对砂性土通常用“70型渗透仪”采用常水头法测定渗透系数；对粘性土通常用“南55型渗透仪”采用变水头法测定渗透系数；对于大粒径的粗颗粒土的渗透系数测定和渗透变形测定通常用垂直渗透变形仪测定。对粗颗粒土的渗透系数和渗透变形的测定，由于垂直渗透变形仪的上透水板没有固定装置固定，只能进行水平测定，只能测定竖向的渗流，即渗流方向与重力方向一致或相反，无法测定水平向的渗透系数，即渗流方向与重力方向垂直时的渗流状态，而一般情形下，水平方向渗透系数是大于竖向渗透系数的，这就形成了一个严重缺陷；另外，由于此仪器试样筒缺乏密封装置，只能采用热水饱和法饱和，不能采用抽气饱和法饱和，所以只能测定渗透系数较大的粗颗粒土渗透破坏时的临界水力坡降，而不能采用抽气饱和法测定渗透系数较小的细颗粒土样渗透破坏时的临界水力坡降。

发明内容
本实用新型的目的就在于克服上述缺陷，设计一种既能测定粗颗粒土垂直向的渗透系数，又能测定渗流方向与重力方向垂直时的水平向渗流状态时的渗透系数，既能测定渗透系数较大的粗颗粒土样渗透破坏时的临界水力坡降，又可测定渗透系数较小的土样渗透破坏时的临界水力坡降。
本实用新型的技术方案是粗颗粒土渗透系数及土体渗透变形测试仪，包含有上、下游水位调节装置、试样筒及透水板，其主要技术特征在于试样筒上端设置顶箍，下端设置底箍，上顶盖、下顶盖上分别设置三通、顶杆，试样筒上端顶箍与上顶盖与连接，其下端底箍与下顶盖连接，顶杆接触多孔板外侧，试样筒内形成密封，试样筒下可设置垂直支架或水平支架。
本实用新型的优点和效果在于由于圆锥形上、下顶盖与试样筒的顶箍、底箍的固定、密封作用，不仅可以测定渗流方向与重力方向一致或相反的渗流状态，而且能够使用水平支架来测定渗流方向与重力方向垂直时的渗流状态，同时除能测定渗透系数较大的粗颗粒土渗透破坏时的临界水力坡降，还可以采用抽气饱和法使渗透系数较小的细颗粒土样饱和，从而能够测定其渗透破坏时的临界水力坡降。


图1-本实用新型结构原理应用示意图。
图2-图1中的圆锥形上、下顶盖的正视图。
图3-图2的仰视图。
图4-图1中试样筒正视图。
图5-图4的俯视图。
图6-本实用新型测定水平渗流的结构原理示意图。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5所示，是测定渗流方向与重力方向一致或相反的垂直渗透系数和被试土样发生垂直向渗透破坏的临界坡降的试验布置，左边是上游水位调节装置1，右边是下游水位调节装置2，中间是测试仪器，两根塑料弹簧管3分别将上游水位调节装置1、下游水位调节装置2连通至上顶盖4、下顶盖5，上顶盖4、下顶盖5呈圆锥形，上部设置三通6，有排气孔、排水孔，下部有弹簧顶杆7、出水孔8、螺孔9；测试仪器是试样筒10，有机玻璃制成的，上端是顶箍11，下端是底箍12，顶箍11上有固定螺孔13，上顶盖4通过螺孔9用螺帽与试样筒10的顶箍11固定连接，加上橡胶圈、玻璃胶进行密封，有一个多孔板15在试样筒10的上部，由上顶盖4上弹簧顶杆7接触多孔板15的外侧，下顶盖5通过螺孔9用螺帽与试样筒10的底箍12固定连接，加上橡胶圈、玻璃胶进行密封，另一个多孔板15外侧由下顶盖5上的弹簧顶杆7接触；试样筒10放置在垂直支架14上，试样筒10内放置土样16即被测试土壤，在上、下两个多孔板15内侧之间，多孔板15即透水板，其上有透水孔。
测试土样16是粗颗粒土时，采用热水饱和法使被测土样16进行饱和，再采用常水头法进行试验，测定垂直向渗透系数；在测定垂直向渗透破坏的临界坡降时，测试土样16是粗颗粒土时，可采用热水饱和法使被测土样16饱和，当测定渗透系数较小的细颗粒土样16渗透破坏的临界水力坡降时，可采用抽气饱和法使被测土样16饱和，过程如下将上顶盖4、下顶盖5上的三通6旋至抽气状态进行抽真空，当抽至约1个大气负压力值后，从上顶盖4上的三通6的一侧缓缓注入无气水，使试样饱和，然后按照常水头法，逐级提高渗透水头直至被测土样16发生渗透破坏，测定垂直向渗透破坏的临界坡降。
如图6所示，当测定粗颗粒土渗流方向与重力方向垂直工况的水平向渗透系数时，试样筒10被水平放置在水平支架17上，由于两个多孔板15内侧放置被测土样16，而多孔板15外侧被上顶盖4、下顶盖5上的多个弹簧顶杆7均匀接触、顶住，则粗颗粒土样16既得到支撑，又可适应其高度，如设定46cm，则被测土样16可在46～50cm之间，故可进行测定；被测土样16饱和后，采用常水头法进行测定，方法同上。
权利要求1.粗颗粒土渗透系数及土体渗透变形测试仪，包含有上、下游水位调节装置、试样筒及透水板，其特征在于试样筒上端设置顶箍，下端设置底箍，上顶盖、下顶盖上分别设置三通、顶杆，试样筒上端顶箍与上顶盖连接，其下端底箍与下顶盖连接，顶杆接触多孔板外侧，试样筒内形成密封，试样筒下可设置垂直支架或水平支架。
2.根据权利要求1所述的粗颗粒渗透系数及土体渗透变形测试仪，其特征在于顶杆是套有弹簧的弹簧顶杆。
专利摘要本实用新型涉及一种测试仪器。本实用新型在试样筒上端的顶箍、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。本实用新型解决了试样筒不能密封、不能进行抽气饱和法以及只能测定竖向的渗透系数而不能测定水平向的渗透系数的现有技术缺陷，而且还能测定渗透系数较小的细颗粒土渗透破坏时的临界水力坡降。本实用新型结构简单、操作方便，适应面广，可测多项参数。
文档编号G01N15/08GK2630839SQ03259709
公开日2004年8月4日 申请日期2003年7月22日 优先权日2003年7月22日
发明者王保田, 张福海, 张海霞, 张文慧 申请人:河海大学岩土工程科学研究所