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一種量測土壤毛細(xì)水上升高度試驗(yàn)裝置的制造方法

文檔序號:9042245閱讀:603來源:國知局
一種量測土壤毛細(xì)水上升高度試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種試驗(yàn)裝置,尤其涉及一種用于量測土壤毛細(xì)水上升高度的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]地面以下至潛水面的區(qū)域,是固、液、氣三相同時存在的復(fù)雜系統(tǒng)。在該區(qū)域,地下水受土粒間孔隙的毛細(xì)作用上升的水分為毛細(xì)水,毛細(xì)水受到水與空氣交界面處表面張力作用。S行數(shù)復(fù)雜過程中,分布在土粒內(nèi)部相互貫通的孔隙,在物理學(xué)上可以視為形狀不一,直徑各異,彼此連通的毛細(xì)管。
[0003]由于土壤的種類不同,土壤中毛細(xì)水上升高度受到土壤的粒徑、孔隙的大小和分布、溫度、滲透系數(shù)、含鹽種類等的影響,無法直觀、準(zhǔn)確的確定天然土層的毛細(xì)水上升高度。毛細(xì)水是包氣帶水的重要組成部分,其上升高度直接關(guān)系到當(dāng)?shù)氐乃沫h(huán)境。當(dāng)?shù)叵滤宦癫睾苌顣r,毛細(xì)水可能永遠(yuǎn)無法上升至地表;地下水位埋深較淺時,易引起潮濕、凍脹、翻漿、鹽漬化、裂縫、沉陷、降水后發(fā)生溶淋而泥濘。毛細(xì)水上升高度不合理時,會危害農(nóng)業(yè)、交通鐵路運(yùn)輸業(yè)、建筑業(yè)等,因此存在巨大的現(xiàn)實(shí)需要研宄各種氣溫條件、不同地區(qū)、質(zhì)地各異土壤的毛細(xì)水上升高度。
[0004]針對上述問題,本領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了若干室內(nèi)試驗(yàn)法測試一個地區(qū)土壤的毛細(xì)水上升高度,常用的行之有效的方法是豎管法,但已有的此類方法的缺陷在于每次只能固定一個條件、測試一種樣品。在面臨測試不同土質(zhì)的毛細(xì)水上升高度時,需要分批次進(jìn)行,整個測試過程耗費(fèi)時間,人力和物力成本都很高,無法廣泛適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的需要,本實(shí)用新型公開了一種量測土壤毛細(xì)水上升高度試驗(yàn)裝置,通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了多種土樣、溫度等條件下同時進(jìn)行多組土壤的毛細(xì)水上升高度和速率的測試工作,且整個測試過程直觀形象,易于操作。
[0006]具體的說,本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種量測土壤毛細(xì)水上升高度試驗(yàn)裝置,包括安裝在底座上的溫控等水位循環(huán)水槽,用于為土壤樣品提供溫度恒定的水;支撐架,其下端連接于溫控等水位循環(huán)水槽,上端連接有至少一個固定支架;固定支架上設(shè)有供土柱穿過并固定的孔;土柱,用于裝納土壤樣品。
[0008]通過上述結(jié)構(gòu),可以在不同的固定支架上掛載多組容納不同土壤樣品的土柱,利用溫控等水位循環(huán)水槽為這些土壤樣品提供溫度恒定的潤濕水,研宄水在不同土壤樣品中在水土接觸后受到彼此間產(chǎn)生的毛細(xì)力或吸附力作用下沿著孔隙上升的上升高度(直到液體的重力與毛細(xì)上升力平衡。此時液體上升的最大高度為土壤的毛細(xì)上升高度)。
[0009]為了適用于不同的土柱類型,所述支撐架為伸縮支撐架。
[0010]為了提高產(chǎn)品的耐用性,通常上述支撐架采用金屬材質(zhì)或者合金材質(zhì),優(yōu)選為不銹鋼材質(zhì)制成。
[0011]在本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置中,可以通過多種方式將支撐架固定。優(yōu)選的,所述支撐架的一端為螺紋結(jié)構(gòu),另一端為螺釘結(jié)構(gòu);在溫控等水位循環(huán)水槽的中央設(shè)有空心圓柱,支撐架下端固定連接于空心圓柱中。
[0012]通過上述方式,便于更換不同規(guī)格的支撐架。
[0013]本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置,所述溫控等水位循環(huán)水槽可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)為所需形狀。為了保證掛載多個土柱時候的穩(wěn)定性,優(yōu)選為圓柱形,且由溢流板分成內(nèi)圈的供水腔和外圈的溢流腔,供水腔通過輸水管道連接至供水箱,輸水管道浸入到充滿水的加熱箱中;溢流腔底部設(shè)置排水孔,排水孔通過出水管道連接至供水箱;管道上設(shè)置有蠕動泵驅(qū)動水循環(huán)。
[0014]通過上述方式,固定支架可以沿著支撐架環(huán)形分布,整個裝置不容易產(chǎn)生側(cè)面傾斜;使用上述的供水系統(tǒng),一方面保證了能夠穩(wěn)定向水槽中提供所需溫度的恒溫水,另一方面也能快速調(diào)節(jié)水量。
[0015]為了更好的控制溫度,保證水溫恒定,供水腔底部設(shè)有溫控加熱棒。
[0016]在本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置中,所述土柱下端由玻璃棉封閉。
[0017]為了能夠直觀、快速得知水上升的高度,所述土柱為表面刻有刻度的管。
[0018]為了能夠?qū)崟r掌握水溫的變化,供水腔中還設(shè)有溫度傳感器,所述溫度傳感器連接至計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]在所述附圖中,各數(shù)字含義如下:1_底座、2-溫控等水位循環(huán)水槽、21-供水腔、22-溢流板、23-溢流腔、24-空心圓柱、3-支撐架、4-固定支架、5-土柱、51-土壤樣品、52-玻璃棉、61-加熱箱、62-蠕動泵、63-供水箱。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步說明。在下述實(shí)施中,申請人對本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置的大小、材質(zhì)、形狀、數(shù)量等進(jìn)行了詳盡的說明,這僅僅是示意性的,并不構(gòu)成特別限定,所提供的附圖也非按比例繪制。本領(lǐng)域技術(shù)人員在理解和掌握本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的基礎(chǔ)上,對其所進(jìn)行的改進(jìn)依舊屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0022]參考圖1所示,本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置,主要由如下結(jié)構(gòu)部件組成:
[0023]安裝在底座I上的溫控等水位循環(huán)水槽2,為高200mm、直徑700mm的圓柱型水槽,水槽厚10mm,由厚10mm、高250mm的溢流板22分成供水腔21和溢流腔23。
[0024]水槽中央設(shè)有直徑80mm、高250mm的圓柱24,圓柱中間為直徑60mm、高120mm空心結(jié)構(gòu),在該空心結(jié)構(gòu)中固定有直徑60_、高600_的不銹鋼材質(zhì)伸縮支撐架3,支撐架3的一端為50mm螺紋結(jié)構(gòu),另一端為長50mm螺釘結(jié)構(gòu)。
[0025]在支撐架3本體上安裝有多個通過螺栓與伸縮支撐架相連的長度為500mm的固定支架4,可以自行調(diào)整安裝高度.
[0026]固定支架上均設(shè)有圓孔,用于穿過和固定直徑30mm壁厚3mm的PVC塑料管土柱5,土柱5中裝納有待測試的土壤樣品51,且下端用玻璃棉52封閉。
[0027]本實(shí)用新型的裝置,水槽的供水系統(tǒng)為為供水箱63,供水箱的規(guī)格為200mmX 200mmX 200mm,厚1mm的PVC材料箱體,通過定流量的蠕動泵52給實(shí)驗(yàn)供水。溢流腔底部設(shè)置排水孔,與蠕動泵連接,將多余的水循環(huán)至供水箱。
[0028]其中,在水流管路上設(shè)有加熱箱61為水加熱至所需溫度,該加熱箱的規(guī)格為50mmX50mmX300mm,厚1mm的PVC材料箱體,加熱箱底部放置溫控加熱棒,加熱箱中充滿水。將蠕動泵的水管放置于加熱箱中。通過水箱中的熱水加熱蠕動泵中的水。
[0029]為了更好的控制溫度,供水腔底部也放置溫控加熱棒,當(dāng)達(dá)到設(shè)置溫度后,加熱棒為恒溫狀態(tài)。
[0030]同時,在供水腔中還安置有溫度傳感器,通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時采集供水腔中的水溫信息。
[0031]本實(shí)用新型的裝置工作原理為:土柱置于供水腔前,土壤為原始狀態(tài);試驗(yàn)開始后,水從土柱底部上升,最終達(dá)到穩(wěn)定的上升高度,此高度即毛細(xì)水上升高度。記錄毛細(xì)水上升到一定高度h和對應(yīng)的時間t,毛細(xì)水上升速率V = h/t。
[0032]本試驗(yàn)裝置的操作步驟為:準(zhǔn)確稱取一定量的土壤裝入土柱后不斷振動,直到土壤填充高度不再降低為止,下端用玻璃棉(用濕潤液體侵泡并煮過)封好;蠕動泵的水管一頭放置于供水箱,另一頭放置于供水腔中;用一根排水管連接溢流腔底部的排水孔和供水箱;灌水后將蠕動泵為供水腔灌水的水管放置于加熱箱的水中,當(dāng)水灌滿后,打開加熱設(shè)備直到供水腔達(dá)到目標(biāo)溫度;將固定支架調(diào)整到土柱剛好深入供水腔2mm處,固定土柱,記錄開始時間t0,同時記錄毛細(xì)水上升的高度變化hl,h2,h3,h4,h5和對應(yīng)時間tl,t2,t3,t4,t5。觀察溶液在土柱中上升的高度穩(wěn)定時,即測得該土壤的毛細(xì)水上升高度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種量測土壤毛細(xì)水上升高度試驗(yàn)裝置,其特征在于包括安裝在底座上的溫控等水位循環(huán)水槽,用于為土壤樣品提供溫度恒定的水;支撐架,其下端連接于溫控等水位循環(huán)水槽,上端連接有至少一個固定支架;固定支架上設(shè)有供土柱穿過并固定的孔;土柱,用于裝納土壤樣品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置,其特征在于所述支撐架為伸縮支撐架。3.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的試驗(yàn)裝置,其特征在于所述支撐架的一端為螺紋結(jié)構(gòu),另一端為螺釘結(jié)構(gòu);在溫控等水位循環(huán)水槽的中央設(shè)有空心圓柱,支撐架下端固定連接于空心圓柱中。4.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的試驗(yàn)裝置,其特征在于所述溫控等水位循環(huán)水槽為圓柱形,由溢流板分成內(nèi)圈的供水腔和外圈的溢流腔,供水腔通過輸水管道連接至供水箱,輸水管道浸入到充滿水的加熱箱中;溢流腔底部設(shè)置排水孔,排水孔通過出水管道連接至供水箱;管道上設(shè)置有蠕動泵驅(qū)動水循環(huán)。5.根據(jù)權(quán)利要求4的所述的試驗(yàn)裝置,其特征在于供水腔底部設(shè)有溫控加熱棒。6.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的試驗(yàn)裝置,其特征在于所述土柱下端由玻璃棉封閉。7.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的試驗(yàn)裝置,其特征在于所述土柱為表面刻有刻度的管。8.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的試驗(yàn)裝置,其特征在于供水腔中還設(shè)有溫度傳感器,所述溫度傳感器連接至計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種量測土壤毛細(xì)水上升高度試驗(yàn)裝置,包括安裝在底座上的溫控等水位循環(huán)水槽,用于為土壤樣品提供溫度恒定的水;支撐架,其下端連接于溫控等水位循環(huán)水槽,上端連接有至少一個固定支架;固定支架上設(shè)有供土柱穿過并固定的孔;土柱,用于裝納土壤樣品。本實(shí)用新型公開的試驗(yàn)裝置能夠清晰、直觀展現(xiàn)土壤中毛細(xì)水的運(yùn)動過程和特征,測量各種質(zhì)地土壤的毛細(xì)水上升高度。
【IPC分類】G01N15/08
【公開號】CN204694602
【申請?zhí)枴緾N201520417239
【發(fā)明人】許模, 凌睿雯, 肖先煊, 康小兵, 王在敏, 張強(qiáng), 漆繼紅, 楊艷娜, 夏強(qiáng)
【申請人】成都理工大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月17日
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