一種可同時測定給水度及滲透系數(shù)的巖土參數(shù)性質(zhì)測定儀的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可同時測定給水度及滲透系數(shù)的巖土參數(shù)性質(zhì)測定儀，屬于巖土 參數(shù)性質(zhì)測定領域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在地下水資源平衡計算、潛水動態(tài)預測、淺層地下水可開采量計算、農(nóng)田排水溝、 暗管溝深、間距計算、農(nóng)田灌溉與排水計算、灌溉入滲補給系數(shù)、降雨入滲補給系數(shù)等水文 地質(zhì)參數(shù)計算，以及與地下水有關的各類研究中，給水度與滲透系數(shù)不僅直接影響到計算 與研究成果的可靠性，而且參數(shù)還具有易于進行地區(qū)綜合和移用的特點。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，釋出水的體積和疏干體積的比值，用μ 表示。當前實際生產(chǎn)應用中，給水度通常采用給水度儀進行測定，但是當前的給水度儀存在 以下幾點缺點：
[0004] (1)在進行給水度實驗前，必須標定透水石的負壓值。而透水石負壓值的標定過程 繁瑣，學生不易理解透水石負壓值標定的原因，且所測定的給水度與透水石負壓值的大小 有關；
[0005] (2)有的給水度實驗儀在測定松散巖石試樣給水度的過程中，不能直觀地顯示出 水位的變化與退水量的關系；
[0006] (3)給水度的大小與初始地下水水位的埋深有關。當初始地下水水位埋深小于松 散土體試樣的最大毛細水上升高度時，地下水水位下降后，重力水將轉(zhuǎn)化為支持毛細水而 保留于地下水水面之上，從而使給水度偏小?，F(xiàn)有的給水度實驗儀所測定的給水度是一個 定值，其實驗過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西實驗裝置，例如中國專利公布的CN103 149 1 43Α和 CN204027972U，它們分別針對不同的實際工程建設要求，主要適用于野外快速粗略地對巖 土體進行滲透系數(shù)的測定，但是當模擬污染物運移時需要保證滲透系數(shù)的準確性。
[0008] 綜上所述，當前的達西實驗裝置以及給水度儀，只能單獨測定滲透系數(shù)以及給水 度，并且在測定過程繁瑣，因此缺少一種可以同時測量給水度及滲透系數(shù)的巖土參數(shù)測定 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測定給水度及滲透系數(shù)的巖 土參數(shù)性質(zhì)測定儀，可同時準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)問題所采用的技術(shù)方案是:提供了一種可同時測定給水度及 滲透系數(shù)的巖土參數(shù)性質(zhì)測定儀，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 面鋪設紗網(wǎng)的帶孔有機玻璃板，所述帶孔有機玻璃板與土柱下底面之間的腔體形成穩(wěn)水 室；帶孔有機玻璃板與土柱上底面之間的腔體由豎直放置的帶孔有機玻璃隔板隔為2個腔 體，分別為水位觀測管和樣品室，水位觀測管的下底密封，帶孔有機玻璃隔板位于水位觀測 管的表面標有刻度，位于樣品室的表面鋪設有紗網(wǎng);土柱的下底面開設有供水孔和排水孔， 供水孔通過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 有將其內(nèi)腔分隔為2個腔體的擋板A，擋板A高度不高于盒體A的高度，其中一個腔體底部設 有與供水管連通的供水裝置出水孔以及與供水裝置進水管連通的供水裝置進水孔，另一個 腔體底部設有供水裝置溢流孔;所述可控水頭排水裝置包括缺頂面的盒體B，盒體B內(nèi)設有 將其內(nèi)腔分隔為2個腔體的擋板B，擋板B高度不高于盒體B的高度，其中一個腔體底部設有 與排水管連接的排水裝置進水孔，另一個腔體底部設有排水裝置溢流孔;所述盒體A和盒體 B均通過分別設于盒體A和盒體B的盒壁的滑動裝置與豎直軌道滑動連接;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排水裝置溢流管與量筒連通。
[0011]所述土柱的上沿設有一圈防蒸發(fā)蓋固定板，防蒸發(fā)蓋通過螺絲與防蒸發(fā)蓋固定板 連接。
[0012] 帶孔有機玻璃隔板與帶孔有機玻璃板之間通過硅膠圈連接。
[0013] 所述滑動裝置包括設置于盒體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、實驗段、水位觀測裝置、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，實驗段包括土柱、紗網(wǎng)、帶孔有機玻璃板，水位觀測裝置包括紗網(wǎng)、有機 玻璃板、水位觀測管和實心有機玻璃板，水頭調(diào)節(jié)固定裝置包括豎直軌道，利用上述裝置綜 合實驗，能夠反映出初始地下水水位埋深對給水度的影響，具有顯示水位變化直觀、不需透 水石標定、操作簡單的優(yōu)點；
[0016] (2)利用本發(fā)明的可同時測定給水度及滲透系數(shù)的巖土參數(shù)性質(zhì)測定儀同時測定 滲透系數(shù)與給水度；
[0017] (3)在水位下降至試樣以下時，可快速直觀觀測水位變化。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的可同時測定給水度及滲透系數(shù)的巖土參數(shù)性質(zhì)測定儀的結(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-水位觀測管，11-刻度，12-帶孔有機玻璃隔板，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-實心有機玻璃管，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-供水裝置進水孔，35-供水裝置出水孔，36-量筒， 37-抽真空栗。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0025]本發(fā)明提供了一種可同時測定給水度及滲透系數(shù)的巖土參數(shù)性質(zhì)測定儀，參照圖 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紗網(wǎng)3 的帶孔有機玻璃板4，紗網(wǎng)以及帶孔有機玻璃管對試樣的滲透影響可忽略不計;所述帶孔有 機玻璃板與土柱下底面之間的腔體形成穩(wěn)水室5;帶孔有機玻璃板與土柱上底面之間的腔 體由豎直放置的帶孔有機玻璃隔板12隔為2個腔體，分別為水位觀測管10和用于裝試樣2的 樣品室，水位觀測管的下底密封，帶孔有機玻璃隔板位于水位觀測管的表面標有刻度11，位 于樣品室的表面鋪設有紗網(wǎng)；土柱的下底面開設有供水孔28和排水孔27,供水孔通過安裝 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 有將其內(nèi)腔分隔為2個腔體的擋板A30，擋板A高度不高于盒體A的高度，其中一個腔體底部 設有與供水管17連通的供水裝置出水孔35以及與供水裝置進水管17連通的供水裝置進水 孔34，另一個腔體底部設有供水裝置溢流孔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)設有將其內(nèi)腔分隔為2個腔體的擋板B20，擋板B高度不高于盒體B的高度，其中 一個腔體底部設有與排水管23連接的排水裝置進水孔，另一個腔體底部設有排水裝置溢流 孔;所述盒體A和盒體B均通過分別設于盒體A和盒體B的盒壁的滑動裝置與豎直軌道22滑動 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排水裝置 溢流管21與量筒36連通。
[0026]所述土柱的上沿設有一圈防蒸發(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] 帶孔有機玻璃隔板與帶孔有機玻璃板之間通過硅膠圈連接。
[0028] 所述滑動裝置包括設置于盒體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20cm、壁厚lcm、長 150cm方形有機玻璃方形柱，帶孔有機玻璃板4距離下底10cm，水位觀測管10可以是圖3所 示，也可以如圖5所示，只要水位觀測管與樣品室之間通過帶孔有機玻璃隔板12隔開即可。 水位觀測管底部需密封，可以使用實心有機玻璃管25粘貼在水位觀測管的底部。
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