专利名称：一种土体渗透沉降性能测试设备的制作方法
技术领域：
1/4页一种土体渗透沉降性能测试设备技术领域[0001]本实用新型涉及一种土体物理指标测试设备，特别是涉及一种用于测试泥石流土体渗透性能与沉降性能的设备。
背景技术：
[0002]土体由固体相的颗粒、孔隙中的液体和气体三相组成，属于复杂的多孔介质。当存在水头差时，水透过土体孔隙而发生孔隙内的流动，从水位较高的一侧透过土体的孔隙流向水位较低的一侧。土体允许水透过的性能称为土体的渗透性，主要通过渗透系数K表征。 土体渗透性强弱对土体的固结、强度以及工程施工都有非常重要的影响。在水流经土体的过程中，土体在水与自身重力作用下，由于土体孔隙会不断减小而发生的土体结构的改变称为土体沉降，可通过沉降位移指标加以测量。在泥石流研究中，测试土体的沉降渗透性能具有重要研究意义。[0003]泥石流的主要物质来源是一种“宽级配砾石土”，这种土体的颗粒组成级配宽，包含了粘粒、粉粒、砂砾和砾石等组分，粗颗粒含量多，其中> 2mm的成分占整个重量的50% 以上，粘粒成分占3% 20%，其余为粉粒和砂粒。由于形成泥石流的土体结构中含有大量的孔隙，泥石流的产生常常伴随水分的运动和渗透，渗透过程中又伴随着土体的变形沉降。 在泥石流形成前，土体会经历沉降与渗流两个过程，且沉降与渗流同时进行。当雨水击打泥石流源区松散堆积土体时，坡面土体沉降变化非常明显，直到土体呈现流态化发展成为泥石流而停止。因此，对泥石流的研究需要对泥石流组成的渗流及沉降性能进行测试，对土体渗流及变形过程进行分析，从而预测或防治泥石流灾害的发生。[0004]目前测试土体沉降渗透性能的方法主要是常水头与变水头法，使用的设备仪器主要是各种型号的渗透仪，如TST-70型渗透仪、南55型渗透仪、三轴渗透仪等。这些渗透仪主要适用于砂类土及含少量砾石的无凝聚性土体的渗透试验，内径尺寸较小，且要求土体组成的最大粒径不超过lcm，无法满足泥石流土体沉降渗透性能测试试验的需要。并且仪器造价高、操作复杂、操作人员要求高，不适宜推广。实用新型内容[0005]本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种能够适用于泥石流特殊土体渗透沉降性能测试的设备。[0006]为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下[0007]—种土体渗透沉降测试设备，包括发生装置与支撑底座，所述发生装置包括沉降筒，沉降筒底部为透水底板，沉降筒连接有压力测量装置；所述发生装置与支撑底座之间是可拆卸的活动连接；其特征在于所述沉降筒采用硬性的透明材料制成，所述土体沉降渗透测试设备还包括沉降测量装置。[0008]与现有的渗透仪相比，上述土体沉降渗透测试设备安装了沉降测量装置，可以应用于对土体沉降特性的测试。同时采用硬性的透明材料制作沉降筒，使试验土体的沉降过3程可以观察，确保了试验准确性。[0009]上述土体沉降渗透测试设备的沉降测量装置通过支架固定，并包括模拟降水器、 沉降管与位移指示表。模拟降水器外部连接进水管，向内有喇叭状开口位于沉降筒上部空间，接通进水后可以模拟降水。沉降管用于反映试验土体在模拟降水下的沉降运动，包括透水板与沉降杆。透水板置于沉降筒内，形状与沉降筒横断面形状相同，两者实现间隙配合； 沉降杆垂直连接在透水板中心。试验测试时透水板置于试验土体上，沉降管随着土体运动。 支架上还安装有位移指标表，位移指标表的探针与沉降管上端抵接。位移指标表显示沉降管的沉降位移大小。沉降杆上也可以添加距离刻度，部分反映沉降位移的大小。[0010]上述土体沉降渗透测试设备的发生装置包括沉降筒，沉降筒为透水底板，沉降筒连接有压力测量装置，压力测量装置包括至少二开口在沉降筒筒壁上的测压管，测压管开口高低位置不同。测压管的数量为二即可保证设备完成土体性能测试。测压管数量更多时， 则可通过一次测试获得多组数据求其平均值。沉降筒筒壁上部开有溢水口，连接溢水管，溢水口位置高于最上位测压管开口。为了满足土体沉降渗透测试设备对泥石流土体沉降渗透性能的测试，适应泥石流特殊土体组成的要求，上述土体沉降渗透测试设备的沉降筒内径设计为55 65cm，高度115 125cm。[0011]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是(1)产品能够同时测试土体渗透特征与沉降特征，功能齐全，更能满足试验研究的需要；(2)产品能够满足宽级配、弱固结、粗颗粒含量多的土体材料，尤其针对泥石流源区土体的变形和渗透系数测试的需要；(3)产品整体结构为模块化组合构造，便于安装，也便于改装实现功能的扩展；(4)产品结构简单，加工方便、造价经济。


[0012]图1是土体沉降渗透测试设备结构示意图。[0013]图2是发生装置结构示意图。[0014]图3是沉降测量装置结构示意图。[0015]图4是沉降测量装置与发生装置安装结构示意图。[0016]图5是支撑底座结构示意图。[0017]图6是支撑底座俯视结构示意图。[0018]图7是实施例二沉降测量装置与发生装置安装结构示意图。[0019]图中标号如下[0020]1发生装置2支撑底座321透水板11沉降筒21支撑底架322沉降杆111透水底板22降水收集器33位移指示表12测压管3沉降测量装置34支架13溢水管31模拟降水器341支架底座14阀门32沉降管342支架杆具体实施方式
[0021]
以下结合附图，对本实用新型的优选实施例作进一步的描述。[0022]实施例一[0023]如图1 图5所示，制得一种土体渗透沉降测试设备。[0024]图1是土体沉降渗透测试设备结构示意图。土体沉降渗透测试设备，包括发生装置1、支撑底座2与沉降测量装置3。[0025]图2是发生装置结构示意图。发生装置1包括沉降筒11，沉降筒11内径55 65cm，高度115 125cm，采用硬性的透明材料制成，底部为透水底板111。透水底板111与透水板321规格相同。沉降筒11连接有压力测量装置，压力测量装置包括二开口在沉降筒11筒壁上的测压管12。测压管采用硬性的透明材料制成，管径3 5mm，表面带有距离刻度。上测压管开口距离沉降筒11 口 40 50cm，下测压管开口距离底部透水板11110 20cm。沉降筒11筒壁连接溢水管13，溢水管13开口位置高于最上位测压管12开口。各水路管道安装有必要的阀门14。[0026]图3是沉降测量装置结构示意图；图4是沉降测量装置与发生装置安装结构示意图。沉降测量装置3包括模拟降水器31、沉降管32、位移指示表33与支架34，整套沉降测量装置3通过支架(34)固定。模拟降水器31外部连接进水管，向内的喇叭状开口位于沉降筒11上部空间。沉降管32包括透水板321与沉降杆322，沉降杆322与透水板321垂直，连接在透水板321中心。透水板321置于沉降筒11内，形状与沉降筒11横断面形状相同，实现间隙配合。为了使用整套设备应用于泥石流土体的特殊组成，透水板321的孔径通常设计为2mm，同时通过在透水板上增设滤网或者滤布类的过滤材料将降水均勻铺开，达到调节透水板321透水性能的目的。过滤材料的孔径< 2mm，优选600目23μπι的滤布。位移指标表33安装在支架34上，位移指标表33下端探针与沉降杆322上端抵接。支架34包括支架底座341与支架杆342，支架底座341加工成沉降筒11的筒盖，支架杆342与支架底座341中心垂直连接。支架底座341上安装有温度仪343，温度仪343检测端穿过支架底座 341位于沉降筒11内上部空间。[0027]图5是支撑底座结构示意图；图6是支撑底座俯视结构示意图。支撑底座2包括支撑底架21与降水收集器22。支撑底架21位于发生装置1下方，与发生装置1是可拆卸的活动连接。降水收集器22位于透水底板111下方，收集从透水底板111渗出的降水。[0028]实施例二如图7所示，制得一种土体渗透沉降测试设备，其与实施例一相同之处不再重复， 其不同之处在于图7是沉降测量装置与发生装置安装结构示意图。沉降测量装置的模拟降水器31 在沉降筒11上部空间的开口是一对对称的喇叭状开口，作用是保证模拟降水分布均勻。
权利要求1.一种土体渗透沉降测试设备，包括发生装置⑴与支撑底座O)，所述发生装置⑴ 包括沉降筒(11)，沉降筒(11)底部为透水底板(111)，沉降筒(11)连接有压力测量装置； 发生装置(1)与支撑底座( 之间是可拆卸的活动连接；其特征在于所述沉降筒(11)采用硬性的透明材料制成，所述土体渗透沉降测试设备还包括沉降测量装置(3)。
2.根据权利要求1所述的土体渗透沉降测试设备，其特征在于所述沉降测量装置(3) 包括模拟降水器(31)、沉降管(32)、位移指示表(3 与支架(34)，沉降测量装置C3)通过支架(34)固定；所述模拟降水器(31)外部连接进水管，向内开口在沉降筒(11)上部空间； 所述沉降管(32)包括透水板(321)与沉降杆(322)，所述透水板(321)置于沉降筒(11) 内，形状与沉降筒(11)横断面形状相同，实现间隙配合，所述沉降杆(32 垂直连接在透水板(321)中心，上端与指标表(3 探针抵接；所述位移指标表(3 安装在支架(34)上。
3.根据权利要求2所述的土体渗透沉降测试设备，其特征在于所述模拟降水器(31) 在沉降筒(11)上部空间的开口是一对对称的喇叭状开口。
4.根据权利要求1 3任一所述的土体渗透沉降测试设备，其特征在于所述沉降筒 (11)压力测量装置包括至少二开口在沉降筒(11)筒壁上的测压管(12)，测压管采用硬性的透明材料制成，表面有距离刻度；测压管(1 开口高低位置不同；所述沉降筒(11)筒壁上部连接溢水管(13)，溢水管(13)开口位置高于最上位测压管(12)开口。
5.根据权利要求4所述的土体渗透沉降测试设备，其特征在于所述支架(34)包括支架底座(341)与支架杆(342)，所述支架底座(341)作为沉降筒(11)筒盖，所述支架杆 (342)与支架底座(331)中心垂直连接。
6.根据权利要求5所述的土体渗透沉降测试设备，其特征在于所述支架底座(341) 上安装有温度仪(343)，温度仪(34 检测端穿过支架底座(341)位于沉降筒(11)内上部空间。
7.根据权利要求5或6所述的土体渗透沉降测试设备，其特征在于所述支撑底座(2) 包括支撑底架与降水收集器(22)，所述支撑底架位于发生装置(1)下方，与发生装置(1)是可拆卸的活动连接，所述降水收集器0 位于透水底板(111)下方。
8.根据权利要求7所述的土体渗透沉降测试设备，其特征在于所述沉降筒(11)内径 55 65cm，高115 125cm ；上测压管开口距离沉降筒(11) 口 、、40 50cm，下测压管开口距离底部透水底板(111) 10 20cm ；透水底板(111)与透水板(321)孔径2mm。
9.根据权利要求8所述的土体渗透沉降测试设备，其特征在于所述透水板(321)上层铺有过滤材料，过滤材料孔径< 2mm。
10.根据权利要求9所述的土体渗透沉降测试设备，其特征在于所述过滤材料是600 目23 μ m的滤布。
专利摘要本实用新型公开了一种测试土体渗透性能与沉降性能的设备。针对现有设备仪器无法满足泥石流土体沉降渗透性能测试试验需要，并且仪器造价高、操作复杂、不适宜推广的缺陷，本实用新型提供了一种适用于泥石流特殊土体渗透沉降性能测试的设备。本实用新型包括发生装置、沉降测量装置与支撑底座，发生装置包括底板为透水结构的沉降筒，沉降筒连接有压力测量装置，沉降筒采用硬性的透明材料制成；沉降测量装置通过支架固定，主要结构包括模拟降水器、沉降管与位移指示表，能够应用于对土体沉降特性的测试。产品特别针对泥石流测试需要设计，能够同时测试土体渗透特征与沉降特征，功能齐全，更能满足试验研究的需要。产品结构简单，造价经济、操作方便。
文档编号G01N15/04GK202256108SQ20112028750
公开日2012年5月30日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者向灵芝, 周小军, 崔鹏, 朱兴华, 李战鲁, 李 泳, 洪勇, 郭晓军 申请人:中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所