專利名稱：一種柱狀土層給水度測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種室內(nèi)土層給水度測定裝置。
背景技術(shù)：
土體給水度是土層物理特性的重要指標(biāo)，在土壤水研究、水土污染物遷移及地下水資源評價中是非常重要的參數(shù)。目前傳統(tǒng)的室內(nèi)測定方法是用小型的給水度儀來測量，把待測試樣裝入小的試樣筒中，利用試樣筒下部透水石的負(fù)壓將飽水試樣中的水退出，再用滴定管(或量筒)測出退水量，退水量除以試樣筒體積即為待測試樣的給水度。這種方法的缺點是只能測體積很小的試樣，另外測試結(jié)果受透水石負(fù)壓影響。將室內(nèi)小試樣的結(jié)果代替現(xiàn)場土層條件顯然是不合理的。因為實際的土層體積一般很大，且土層給水特征受到地下水位埋深、土層狀結(jié)構(gòu)及實驗時水位下降速度等因素的影響，傳統(tǒng)的測試方法得出的給水度與土層真實給水度之間存在一定的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種測定方便、誤差小的柱狀土層給水度測定儀。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是一種柱狀土層給水度測定儀，它包括測壓板2，測壓板2包括固定板和玻璃管，固定板上至少固定有2個或2個以上的玻璃管1，固定板上設(shè)有高度標(biāo)志；其特征在于試樣有機玻璃柱4上至少設(shè)有2個或2個以上的陶土頭負(fù)壓測壓接頭6，試樣有機玻璃柱4上至少設(shè)有2個或2個以上的正壓測壓接頭8，第一軟管7的一端與試樣有機玻璃柱4上的一陶土頭負(fù)壓測壓接頭6相連通，第一軟管7的另一端與測壓板2的一玻璃管的下端相連通，第二軟管9的一端與試樣有機玻璃柱4上的一正壓測壓接頭8相連通，第二軟管9的另一端與測壓板2的另一玻璃管的下端相連通，試樣有機玻璃柱4的底端設(shè)有有機玻璃柱底接頭12；供水/排水裝置22位于升降裝置上，供水/排水裝置22的底部設(shè)有供水/排水接頭16，供水/排水裝置22的上設(shè)有溢水出口23，量杯24位于溢水出口23的下方，第三軟管18的一端與供水/排水接頭16相連通，第三軟管18的另一端與有機玻璃柱底接頭12相連通。
所述的試樣有機玻璃柱4上分別設(shè)有4個陶土頭負(fù)壓測壓接頭6、正壓測壓接頭8，4個陶土頭負(fù)壓測壓接頭6分別間隔位于試樣有機玻璃柱4的中上部，4個正壓測壓接頭8分別間隔位于試樣有機玻璃柱4的中下部。
正壓測壓接頭8內(nèi)設(shè)一通孔并與試樣有機玻璃柱4的空腔相通；陶土頭負(fù)壓測壓接頭6內(nèi)設(shè)一通孔并與試樣有機玻璃柱4的空腔相通，陶土頭負(fù)壓測壓接頭6的通孔內(nèi)設(shè)有多孔陶土柱。
所述的供水/排水裝置22為溢水箱。
所述的升降裝置包括繩13、導(dǎo)向滑套14、升降架15、支撐架17、轉(zhuǎn)輥19、桿20、滑輪21，支撐架17的底部設(shè)有轉(zhuǎn)輥19，支撐架17的上端固定一桿20，桿20上設(shè)有滑輪21，繩13的一端繞系在轉(zhuǎn)輥19上，繩13的另一端穿過滑輪21與升降架15固定連接，升降架15上設(shè)有供水/排水裝置擱板、量杯板，導(dǎo)向滑套14與升降架15固定連接并套在支撐架17上，支撐架17上設(shè)有高度標(biāo)志。
試樣有機玻璃柱4固定在支架11上。
本實用新型采用試樣有機玻璃柱4上至少設(shè)有2個或2個以上的陶土頭負(fù)壓測壓接頭6，即設(shè)置多個多孔陶土頭測壓點，可以測定土層從飽水的正壓到非飽和負(fù)壓水頭，達(dá)到連續(xù)觀測，從而方便的了解土層負(fù)壓變化及其對給水度的影響。通過升降裝置調(diào)節(jié)供水/排水裝置(溢水箱)水位從而控制試樣有機玻璃柱4水位埋深，實驗過程中通過溢水箱水位變化快慢控制試樣有機玻璃柱4水位下降速度；從而達(dá)到測量不同埋深和不同水位下降速度下的土層給水度。采用多個陶土頭負(fù)壓測壓接頭6和正壓測壓接頭8，具有測定方便、誤差小的特點，采用升降裝置具有測定方便的特點。
本實用新型作為教學(xué)儀器有助于學(xué)生更好地理解給水度的概念及影響因素，在實驗過程中通過設(shè)置不同的條件提高學(xué)生的動手能力；在科研中可深入研究多層狀土給水機理等；可測定不同土層結(jié)構(gòu)、不同初始水位埋深、不同水位下降速度下的符合現(xiàn)場條件的土層實際給水度?？蛇m用于與土壤有關(guān)領(lǐng)域(如農(nóng)業(yè)、土壤環(huán)境、水資源)的土層給水特征測試工作中?？傊畠x器具有較廣泛的應(yīng)用前景以及繼續(xù)開發(fā)的功能。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖中1-玻璃管，2-測壓板，3-防蒸發(fā)蓋，4-試樣有機玻璃柱，5-被測土體，6-陶土頭負(fù)壓測壓接頭，7-第一軟管，8-正壓測壓接頭，9-第二軟管，10-排水管，11-支架，12-有機玻璃柱底接頭，13-繩，14-導(dǎo)向滑套，15-升降架，16-供水/排水接頭，17-支撐架，18-第三軟管，19-轉(zhuǎn)輥，20-桿，21-滑輪，22-供水/排水裝置，23-溢水出口，24-量杯。
具體實施方式
實施例1如圖1所示，一種柱狀土層給水度測定儀，它包括測壓板2、試樣有機玻璃柱4、供水/排水裝置22、量杯24、軟管、升降裝置，測壓板2包括固定板和玻璃管，固定板上至少固定有2個或2個以上的玻璃管1，固定板上設(shè)有高度標(biāo)志。試樣有機玻璃柱4上分別設(shè)有4個陶土頭負(fù)壓測壓接頭6、正壓測壓接頭8，4個陶土頭負(fù)壓測壓接頭6分別間隔位于試樣有機玻璃柱4的中上部，4個正壓測壓接頭8分別間隔位于試樣有機玻璃柱4的中下部；正壓測壓接頭8內(nèi)設(shè)一通孔并與試樣有機玻璃柱4的空腔相通；陶土頭負(fù)壓測壓接頭6內(nèi)設(shè)一通孔并與試樣有機玻璃柱4的空腔相通，陶土頭負(fù)壓測壓接頭6的通孔內(nèi)設(shè)有多孔陶土柱；第一軟管7的一端與試樣有機玻璃柱4上的一陶土頭負(fù)壓測壓接頭6相連通，第一軟管7的另一端與測壓板2的一玻璃管的下端相連通，第二軟管9的一端與試樣有機玻璃柱4上的一正壓測壓接頭8相連通，第二軟管9的另一端與測壓板2的另一玻璃管的下端相連通，試樣有機玻璃柱4的底端設(shè)有有機玻璃柱底接頭12。試樣有機玻璃柱4固定在支架11上，試樣有機玻璃柱4的下端部設(shè)有排水管10，排水管10上設(shè)有閥，試樣有機玻璃柱4的上端設(shè)有防蒸發(fā)蓋3。供水/排水裝置22為溢水箱，供水/排水裝置22位于升降裝置上，供水/排水裝置22的底部設(shè)有供水/排水接頭16，供水/排水裝置22的上設(shè)有溢水出口23，量杯24位于溢水出口23的下方，第三軟管18的一端與供水/排水接頭16相連通，第三軟管18的另一端與有機玻璃柱底接頭12相連通。使用時，被測土體5位于試樣有機玻璃柱4內(nèi)。
所述的升降裝置包括繩13、導(dǎo)向滑套14、升降架15、支撐架17、轉(zhuǎn)輥19、桿20、滑輪21，支撐架17的底部設(shè)有轉(zhuǎn)輥19，支撐架17的上端固定一桿20，桿20上設(shè)有滑輪21，繩13的一端繞系在轉(zhuǎn)輥19上，繩13的另一端穿過滑輪21與升降架15固定連接，升降架15上設(shè)有供水/排水裝置擱板、量杯板，導(dǎo)向滑套14與升降架15固定連接并套在支撐架17上，支撐架17上設(shè)有高度標(biāo)志；供水/排水裝置22擱置在供水/排水裝置擱板上，量杯24擱置在量杯板上。試樣有機玻璃柱4排出的水量與試樣有機玻璃柱4體積之比即為給水度。
測均質(zhì)土層的給水度(1)裝樣將均質(zhì)細(xì)砂(被測土體5，粒徑0.25～0.45mm)分層均勻裝入試樣有機玻璃柱4中，使之密實均勻。
(2)飽水通過升降裝置調(diào)節(jié)溢水箱水位使之略高于試樣有機玻璃柱4中土層底部，揭開防蒸發(fā)蓋3，打開進水閥向試樣有機玻璃柱4中注水，讓試樣有機玻璃柱4緩慢進水；依次緩慢調(diào)高溢水箱水位使之一直略高于試樣有機玻璃柱4中土層水位(通過測壓板讀出)，直至試樣有機玻璃柱4中土層完全飽水，關(guān)閉進水閥。
(3)測給水度測試前保持溢水箱水位、測壓管(與軟管9相連的玻璃管)高度和負(fù)壓管(與軟管7相連的玻璃管)高度在同一高度，通過升降裝置將溢水箱再調(diào)至略低于試樣有機玻璃柱4水位，打開溢水箱上的溢水出口23處的排水閥，讓試樣有機玻璃柱4自由排水，讓溢水箱固定在此高度上排水一定時間后直至排水量很小，用量杯測量排水量。依次將溢水箱下降5cm，穩(wěn)定在此高度上讓試樣有機玻璃柱4排水一段時間后記錄排水量，直至水箱調(diào)至最低點。此過程中同時觀測測壓板讀數(shù)，可計算不同埋深下的給水度。測試結(jié)果如下表表1 均質(zhì)土層給水度測試實驗報告表

從表中可看出，當(dāng)溢水箱水位較高(101m以上)時(相當(dāng)于初始水位埋深小)，測量的給水度值偏小(0.041-0.067)。當(dāng)水位埋深一定后(此時負(fù)壓測壓管水位基本穩(wěn)定)，在實驗誤差范圍內(nèi)給水度較穩(wěn)定，測試結(jié)果該均質(zhì)土層的理論給水度為0.261；另外當(dāng)退水時間較長時(相當(dāng)于水位降速慢)，給水度偏大。這些結(jié)論與實際情況吻合，說明該儀器可以測出柱狀土層的真實給水度，而且可研究水位埋深、水位下降速度對給水度的影響。
實施例2一種柱狀土層給水度測定儀的結(jié)構(gòu)與實施例1相同。
測層狀非均質(zhì)土層的給水度將試樣有機玻璃柱4中分層裝入不同粒徑的土樣，下面先裝47.7cm的細(xì)砂(0.25～0.45mm)，再裝入24cm的粗砂(0.60～0.90mm)，最后裝入50cm的細(xì)砂(0.25～0.45mm)形成層狀非均質(zhì)土層。再按照實施例1步驟進行操作，可計算層狀不均勻土的給水度.測試結(jié)果如表2。
表2 層狀非均質(zhì)土層給水度測試實驗報告表


根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到上層細(xì)砂的給水度為0.268，下部粗砂的給水度為0.359。
權(quán)利要求1.一種柱狀土層給水度測定儀，它包括測壓板(2)，測壓板(2)包括固定板和玻璃管，固定板上至少固定有2個或2個以上的玻璃管(1)，固定板上設(shè)有高度標(biāo)志；其特征在于試樣有機玻璃柱(4)上至少設(shè)有2個或2個以上的陶土頭負(fù)壓測壓接頭(6)，試樣有機玻璃柱(4)上至少設(shè)有2個或2個以上的正壓測壓接頭(8)，第一軟管(7)的一端與試樣有機玻璃柱(4)上的一陶土頭負(fù)壓測壓接頭(6)相連通，第一軟管(7)的另一端與測壓板(2)的一玻璃管的下端相連通，第二軟管(9)的一端與試樣有機玻璃柱(4)上的一正壓測壓接頭(8)相連通，第二軟管(9)的另一端與測壓板(2)的另一玻璃管的下端相連通，試樣有機玻璃柱(4)的底端設(shè)有有機玻璃柱底接頭(12)；供水/排水裝置(22)位于升降裝置上，供水/排水裝置(22)的底部設(shè)有供水/排水接頭(16)，供水/排水裝置(22)的上設(shè)有溢水出口(23)，量杯(24)位于溢水出口(23)的下方，第三軟管(18)的一端與供水/排水接頭(16)相連通，第三軟管(18)的另一端與有機玻璃柱底接頭(12)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柱狀土層給水度測定儀，其特征在于所述的試樣有機玻璃柱(4)上分別設(shè)有4個陶土頭負(fù)壓測壓接頭(6)、正壓測壓接頭(8)，4個陶土頭負(fù)壓測壓接頭(6)分別間隔位于試樣有機玻璃柱(4)的中上部，4個正壓測壓接頭(8)分別間隔位于試樣有機玻璃柱(4)的中下部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柱狀土層給水度測定儀，其特征在于所述的供水/排水裝置(22)為溢水箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柱狀土層給水度測定儀，其特征在于所述的升降裝置包括繩(13)、導(dǎo)向滑套(14)、升降架(15)、支撐架(17)、轉(zhuǎn)輥(19)、桿(20)、滑輪(21)，支撐架(17)的底部設(shè)有轉(zhuǎn)輥(19)，支撐架(17)的上端固定一桿(20)，桿(20)上設(shè)有滑輪(21)，繩(13)的一端繞系在轉(zhuǎn)輥(19)上，繩(13)的另一端穿過滑輪(21)與升降架(15)固定連接，升降架(15)上設(shè)有供水/排水裝置擱板、量杯板，導(dǎo)向滑套(14)與升降架(15)固定連接并套在支撐架(17)上，支撐架(17)上設(shè)有高度標(biāo)志。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柱狀土層給水度測定儀，其特征在于試樣有機玻璃柱(4)固定在支架(11)上。
專利摘要本實用新型涉及一種室內(nèi)土層給水度測定裝置。一種柱狀土層給水度測定儀，它包括測壓板(2)，其特征在于試樣有機玻璃柱(4)上至少設(shè)有2個或2個以上的陶土頭負(fù)壓測壓接頭(6)、正壓測壓接頭(8)，試樣有機玻璃柱(4)的底端設(shè)有有機玻璃柱底接頭(12)；供水/排水裝置(22)位于升降裝置上，供水/排水裝置(22)的底部設(shè)有供水/排水接頭(16)，供水/排水裝置(22)的上設(shè)有溢水出口(23)，量杯(24)位于溢水出口(23)的下方，第三軟管(18)的一端與供水/排水接頭(16)相連通，第三軟管(18)的另一端與有機玻璃柱底接頭(12)相連通。本實用新型具有測定方便、誤差小的特點。
文檔編號G01N33/00GK2901309SQ20062009689
公開日2007年5月16日 申請日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月26日
發(fā)明者梁杏, 郭會榮, 張人權(quán), 高云福, 馬傳明 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)