一種可同時(shí)測(cè)定給水度及滲透系數(shù)的巖土參數(shù)性質(zhì)測(cè)定儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可同時(shí)測(cè)定給水度及滲透系數(shù)的巖土參數(shù)性質(zhì)測(cè)定儀，屬于巖土 參數(shù)性質(zhì)測(cè)定領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在地下水資源平衡計(jì)算、潛水動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、淺層地下水可開采量計(jì)算、農(nóng)田排水溝、 暗管溝深、間距計(jì)算、農(nóng)田灌溉與排水計(jì)算、灌溉入滲補(bǔ)給系數(shù)、降雨入滲補(bǔ)給系數(shù)等水文 地質(zhì)參數(shù)計(jì)算，以及與地下水有關(guān)的各類研究中，給水度與滲透系數(shù)不僅直接影響到計(jì)算 與研究成果的可靠性，而且參數(shù)還具有易于進(jìn)行地區(qū)綜合和移用的特點(diǎn)。隨著水資源的日 益緊張和地下水資源的大規(guī)模開發(fā)利用，人們開始致力于研究給水度與滲透系數(shù)測(cè)定的方 法及其裝置。
[0003] 巖土給水度是指開采地下水使地下水位下降，原先飽水帶巖土空隙中水，將在重 力作用下釋出，具體定義為:地下水下降單位體積時(shí)，釋出水的體積和疏干體積的比值，用μ 表示。當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，給水度通常采用給水度儀進(jìn)行測(cè)定，但是當(dāng)前的給水度儀存在 以下幾點(diǎn)缺點(diǎn)：
[0004] (1)在進(jìn)行給水度實(shí)驗(yàn)前，必須標(biāo)定透水石的負(fù)壓值。而透水石負(fù)壓值的標(biāo)定過(guò)程 繁瑣，學(xué)生不易理解透水石負(fù)壓值標(biāo)定的原因，且所測(cè)定的給水度與透水石負(fù)壓值的大小 有關(guān)；
[0005] (2)有的給水度實(shí)驗(yàn)儀在測(cè)定松散巖石試樣給水度的過(guò)程中，不能直觀地顯示出 水位的變化與退水量的關(guān)系；
[0006] (3)給水度的大小與初始地下水水位的埋深有關(guān)。當(dāng)初始地下水水位埋深小于松 散土體試樣的最大毛細(xì)水上升高度時(shí)，地下水水位下降后，重力水將轉(zhuǎn)化為支持毛細(xì)水而 保留于地下水水面之上，從而使給水度偏小。現(xiàn)有的給水度實(shí)驗(yàn)儀所測(cè)定的給水度是一個(gè) 定值，其實(shí)驗(yàn)過(guò)程不能反映出給水度大小隨初始地下水水位埋深的變化而發(fā)生的變化規(guī) 律。
[0007] 巖土的滲透性是指巖體傳輸水或其他流體的性能。無(wú)論是開發(fā)地下水或油氣，還 是防止地下水的危害(如礦坑涌水、水庫(kù)滲漏），巖土滲透能力都具有重要的意義。表征巖土 滲透性的定量指標(biāo)是滲透系數(shù)，用Κ表示，是重要的水文地質(zhì)參數(shù)。目前的滲透系數(shù)裝置主 要分為常水頭和變水頭達(dá)西實(shí)驗(yàn)裝置，例如中國(guó)專利公布的CN103 149 1 43Α和 CN204027972U，它們分別針對(duì)不同的實(shí)際工程建設(shè)要求，主要適用于野外快速粗略地對(duì)巖 土體進(jìn)行滲透系數(shù)的測(cè)定，但是當(dāng)模擬污染物運(yùn)移時(shí)需要保證滲透系數(shù)的準(zhǔn)確性。
[0008] 綜上所述，當(dāng)前的達(dá)西實(shí)驗(yàn)裝置以及給水度儀，只能單獨(dú)測(cè)定滲透系數(shù)以及給水 度，并且在測(cè)定過(guò)程繁瑣，因此缺少一種可以同時(shí)測(cè)量給水度及滲透系數(shù)的巖土參數(shù)測(cè)定 儀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種可同時(shí)測(cè)定給水度及滲透系數(shù)的巖 土參數(shù)性質(zhì)測(cè)定儀，可同時(shí)準(zhǔn)確巖土體給水度以及滲透系數(shù)。
[0010] 本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供了一種可同時(shí)測(cè)定給水度及 滲透系數(shù)的巖土參數(shù)性質(zhì)測(cè)定儀，包括下底面密封、上底面開口的土柱，所述土柱的上底面 安裝有防蒸發(fā)蓋，防蒸發(fā)蓋上設(shè)有通氣孔，抽真空栗與通氣孔連通;土柱內(nèi)部下方橫置有表 面鋪設(shè)紗網(wǎng)的帶孔有機(jī)玻璃板，所述帶孔有機(jī)玻璃板與土柱下底面之間的腔體形成穩(wěn)水 室；帶孔有機(jī)玻璃板與土柱上底面之間的腔體由豎直放置的帶孔有機(jī)玻璃隔板隔為2個(gè)腔 體，分別為水位觀測(cè)管和樣品室，水位觀測(cè)管的下底密封，帶孔有機(jī)玻璃隔板位于水位觀測(cè) 管的表面標(biāo)有刻度，位于樣品室的表面鋪設(shè)有紗網(wǎng);土柱的下底面開設(shè)有供水孔和排水孔， 供水孔通過(guò)安裝有供水閥的供水管與可控水頭供水裝置連接，排水孔通過(guò)安裝有排水閥的 排水管與可控水頭排水裝置連接;所述可控水頭供水裝置包括缺頂面的盒體A，盒體A內(nèi)設(shè) 有將其內(nèi)腔分隔為2個(gè)腔體的擋板A，擋板A高度不高于盒體A的高度，其中一個(gè)腔體底部設(shè) 有與供水管連通的供水裝置出水孔以及與供水裝置進(jìn)水管連通的供水裝置進(jìn)水孔，另一個(gè) 腔體底部設(shè)有供水裝置溢流孔;所述可控水頭排水裝置包括缺頂面的盒體B，盒體B內(nèi)設(shè)有 將其內(nèi)腔分隔為2個(gè)腔體的擋板B，擋板B高度不高于盒體B的高度，其中一個(gè)腔體底部設(shè)有 與排水管連接的排水裝置進(jìn)水孔，另一個(gè)腔體底部設(shè)有排水裝置溢流孔;所述盒體A和盒體 B均通過(guò)分別設(shè)于盒體A和盒體B的盒壁的滑動(dòng)裝置與豎直軌道滑動(dòng)連接;所述供水裝置溢 流孔與供水裝置溢流管連通;所述排水裝置溢流孔通過(guò)排水裝置溢流管與量筒連通。
[0011]所述土柱的上沿設(shè)有一圈防蒸發(fā)蓋固定板，防蒸發(fā)蓋通過(guò)螺絲與防蒸發(fā)蓋固定板 連接。
[0012] 帶孔有機(jī)玻璃隔板與帶孔有機(jī)玻璃板之間通過(guò)硅膠圈連接。
[0013] 所述滑動(dòng)裝置包括設(shè)置于盒體A或盒體B的盒壁外側(cè)的后壁，后壁開鑿有用于豎直 軌道穿過(guò)的豎直通孔，后壁上安裝有用于將盒體A或盒體B與豎直軌道固定的內(nèi)旋螺絲。
[0014] 本發(fā)明基于其技術(shù)方案所具有的有益效果在于：
[0015] (1)本發(fā)明包括防蒸發(fā)及拍氣裝置、實(shí)驗(yàn)段、水位觀測(cè)裝置、可控水頭供水裝置、可 控水頭排水裝置和水頭調(diào)節(jié)固定裝置，防蒸發(fā)及排氣裝置包括防蒸發(fā)蓋、防蒸發(fā)蓋固定板、 通氣孔、抽真空栗，實(shí)驗(yàn)段包括土柱、紗網(wǎng)、帶孔有機(jī)玻璃板，水位觀測(cè)裝置包括紗網(wǎng)、有機(jī) 玻璃板、水位觀測(cè)管和實(shí)心有機(jī)玻璃板，水頭調(diào)節(jié)固定裝置包括豎直軌道，利用上述裝置綜 合實(shí)驗(yàn)，能夠反映出初始地下水水位埋深對(duì)給水度的影響，具有顯示水位變化直觀、不需透 水石標(biāo)定、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)；
[0016] (2)利用本發(fā)明的可同時(shí)測(cè)定給水度及滲透系數(shù)的巖土參數(shù)性質(zhì)測(cè)定儀同時(shí)測(cè)定 滲透系數(shù)與給水度；
[0017] (3)在水位下降至試樣以下時(shí)，可快速直觀觀測(cè)水位變化。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的可同時(shí)測(cè)定給水度及滲透系數(shù)的巖土參數(shù)性質(zhì)測(cè)定儀的結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0019] 圖2是防蒸發(fā)蓋固定板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3是土柱橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖4是可控水頭供水裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖5是土柱橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中：1-土柱，2-試樣，3-紗網(wǎng)，4-帶孔有機(jī)玻璃板，5-穩(wěn)水室，6-防蒸發(fā)蓋，7-通氣 孔，8-防蒸發(fā)蓋固定板，9-螺絲，10-水位觀測(cè)管，11-刻度，12-帶孔有機(jī)玻璃隔板，13-供水 閥，14-排水閥，15-可控水頭供水裝置，16-供水裝置溢流管，17-供水裝置進(jìn)水管，18-供水 管，19-可控水頭排水裝置，20-擋板B，21-排水裝置溢流管，22-豎直軌道，23-排水管，24-豎 直通孔，25-實(shí)心有機(jī)玻璃管，26-支架，27-排水孔，28-供水孔，29-螺孔，30-擋板A，31-后 壁，32-內(nèi)旋螺絲，33-供水裝置溢流孔，34-供水裝置進(jìn)水孔，35-供水裝置出水孔，36-量筒， 37-抽真空栗。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025]本發(fā)明提供了一種可同時(shí)測(cè)定給水度及滲透系數(shù)的巖土參數(shù)性質(zhì)測(cè)定儀，參照?qǐng)D 1、圖2和圖4,包括下底面密封、上底面開口的土柱1，所述土柱的上底面安裝有防蒸發(fā)蓋6， 防蒸發(fā)蓋上設(shè)有通氣孔7，抽真空栗37與通氣孔連通;土柱內(nèi)部下方橫置有表面鋪設(shè)紗網(wǎng)3 的帶孔有機(jī)玻璃板4，紗網(wǎng)以及帶孔有機(jī)玻璃管對(duì)試樣的滲透影響可忽略不計(jì);所述帶孔有 機(jī)玻璃板與土柱下底面之間的腔體形成穩(wěn)水室5;帶孔有機(jī)玻璃板與土柱上底面之間的腔 體由豎直放置的帶孔有機(jī)玻璃隔板12隔為2個(gè)腔體，分別為水位觀測(cè)管10和用于裝試樣2的 樣品室，水位觀測(cè)管的下底密封，帶孔有機(jī)玻璃隔板位于水位觀測(cè)管的表面標(biāo)有刻度11，位 于樣品室的表面鋪設(shè)有紗網(wǎng)；土柱的下底面開設(shè)有供水孔28和排水孔27,供水孔通過(guò)安裝 有供水閥13的供水管18與可控水頭供水裝置15連接，排水孔27通過(guò)安裝有排水閥14的排水 管23與可控水頭排水裝置19連接;所述可控水頭供水裝置包括缺頂面的盒體A，盒體A內(nèi)設(shè) 有將其內(nèi)腔分隔為2個(gè)腔體的擋板A30，擋板A高度不高于盒體A的高度，其中一個(gè)腔體底部 設(shè)有與供水管17連通的供水裝置出水孔35以及與供水裝置進(jìn)水管17連通的供水裝置進(jìn)水 孔34，另一個(gè)腔體底部設(shè)有供水裝置溢流孔33;所述可控水頭排水裝置19包括缺頂面的盒 體B，盒體B內(nèi)設(shè)有將其內(nèi)腔分隔為2個(gè)腔體的擋板B20，擋板B高度不高于盒體B的高度，其中 一個(gè)腔體底部設(shè)有與排水管23連接的排水裝置進(jìn)水孔，另一個(gè)腔體底部設(shè)有排水裝置溢流 孔;所述盒體A和盒體B均通過(guò)分別設(shè)于盒體A和盒體B的盒壁的滑動(dòng)裝置與豎直軌道22滑動(dòng) 連接。所述供水裝置溢流孔與供水裝置溢流管16連通。所述排水裝置溢流孔通過(guò)排水裝置 溢流管21與量筒36連通。
[0026]所述土柱的上沿設(shè)有一圈防蒸發(fā)蓋固定板8,防蒸發(fā)蓋固定板上開有螺孔29,防蒸 發(fā)蓋通過(guò)與螺孔匹配的螺絲9與防蒸發(fā)蓋固定板連接。
[0027] 帶孔有機(jī)玻璃隔板與帶孔有機(jī)玻璃板之間通過(guò)硅膠圈連接。
[0028] 所述滑動(dòng)裝置包括設(shè)置于盒體A或盒體B的盒壁外側(cè)的后壁31，后壁開鑿有用于豎 直軌道穿過(guò)的豎直通孔24,后壁上安裝有用于將盒體A或盒體B與豎直軌道固定的內(nèi)旋螺絲 32〇
[0029] 土柱底部還可以設(shè)置有支架26。
[0030] 土柱的形狀不限，只要其橫截面相等均可。土柱可以是內(nèi)邊長(zhǎng)20cm、壁厚lcm、長(zhǎng) 150cm方形有機(jī)玻璃方形柱，帶孔有機(jī)玻璃板4距離下底10cm，水位觀測(cè)管10可以是圖3所 示，也可以如圖5所示，只要水位觀測(cè)管與樣品室之間通過(guò)帶孔有機(jī)玻璃隔板12隔開即可。 水位觀測(cè)管底部需密封，可以使用實(shí)心有機(jī)玻璃管25粘貼在水位觀測(cè)管的底部。
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