專利名稱：砂性土土水特征曲線測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種土體水分特征曲線測試裝置，尤其是涉及一種砂 性土土水特征曲線測試裝置。
背景技術：
土水特征曲線即土體水分特征曲線主要是用于描述土體吸力與含水 率之間的關系，因而建立土水特征曲線最重要的是測定土體吸力和含水
率。目前，室內(nèi)測試土水特征曲線的方法較多，如體積壓力板儀法、Temple 儀法、濾紙法等，但在不同條件下測試出土體的土水特征曲線差別較大，表 現(xiàn)出不同的行為特征，因而上述測試方法中，外界測試環(huán)境對測試結果的 影響較大，測試結果不穩(wěn)定且不準確。另外，野外吸力測試可以釆用張力 計、熱傳導探頭等方法，但現(xiàn)場條件復雜，因而土水特征曲線測試難度更 大。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提 供一種砂性土土水特征曲線測試裝置，其結構簡單合理且使用操作方便， 能有效解決現(xiàn)有土水特征曲線測試裝置測試難度大且測試結果不準確的 實際問題。
為解決上述技術問題，本實用新型釆用的技術方案是 一種砂性土土水 特征曲線測試裝置，其特征在于包括盛裝被測試砂性土土樣的圓柱體土 柱試模、模擬地下水對被測試砂性土土樣進行均勻補水且能維持補水水位 的補水系統(tǒng)、實時對被測試砂性土 土樣內(nèi)部水分進行檢測的水分傳感器、 定時對水分傳感器所檢測信號進行分析處理并相應得出被測試砂性土土
3樣內(nèi)部含水量的水分釆集系統(tǒng)，以及根據(jù)水分采集系統(tǒng)分析結果且經(jīng)內(nèi)部
處理運算相應制作出土水特征曲線的數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)；所述水分傳感器
接水分釆集系統(tǒng)，水分釆集系統(tǒng)接數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，所述補水系統(tǒng)包括 補水裝置和水平安裝在土柱試模內(nèi)部底部的透水板，所述補水裝置通過補 水管對被測試砂性土 土樣進行補水。
所述補水裝置為利用馬氏瓶原理制作的補水瓶。
所述補水瓶包括上部開口的盛水瓶、對盛水瓶上部開口進行密封的瓶 塞以及從瓶塞中部密封插入盛水瓶底部的玻璃管，所述玻璃管的上端開
口，玻璃管的下端口高度與土柱試模的底部平齊；所述補水管一端插裝在 盛水瓶底部且二者內(nèi)部相通，補水管另 一端從土柱試模底部中心處插入土 柱試模內(nèi)部。
所述透水板為均勻開有多個透水孔的圓板，所述圓板的直徑與土柱試 模的內(nèi)徑相同。
所述透水孔為圓孔。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點1、結構簡單合理，加工 制作方便且使用操作簡便。2、適用范圍較廣，適用于農(nóng)業(yè)、巖土工程等 技術領域。3、各部分之間連接關系明確合理且最終組成一有機整體，通 過被測試砂性土土樣即被測試土柱含水量分布曲線來確定砂性土土水特 征曲線，在測試過程中，通過水分傳感器實時對被測試砂性土土樣中的水 分進行檢測且同時將其檢測信號傳送至水分采集系統(tǒng)，水分釆集系統(tǒng)及時 對水分傳感器所檢測信號進行分析處理并相應得出被測試砂性土土樣內(nèi) 部含水量；同時，利用馬氏瓶原理制作而成的補水系統(tǒng)模擬地下水并維持 水位，同時通過補水管從底部對被測試砂性土土樣進行均勻補水，直至被 測試砂性土土樣內(nèi)部含水量分布達到穩(wěn)定狀態(tài)，此時與水分釆集系統(tǒng)相接 的數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)所分析得出的被測試砂性土土樣終態(tài)含水量分布曲 線即為需測試得出的土水特征曲線。4、通過補水系統(tǒng)模擬地下水上升情 形，并通過該補水系統(tǒng)實現(xiàn)向被測試土柱進行均勻補水的過程，因而本實用新型能夠更好地與工程實際相結合，并且測試結果直觀準確且穩(wěn)定，試 驗測試結果受外界測試環(huán)境因素的影響較小。5、能夠對被測試土體內(nèi)部 某一點含水量的變化過程進行實時監(jiān)測。綜上所述，本實用新型結構簡單 合理且使用操作方便，能有效解決現(xiàn)有土水特征曲線測試裝置測試難度大 且測試結果不準確的實際問題，其通過被測試砂性土土柱含水量的分布曲 線確定砂性土土體水分特征曲線，并且能分析出被測試砂性土土體內(nèi)部含 水量的變化規(guī)律。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。


圖l為本實用新型的結構示意圖。
圖2為本實用新型透水板的結構示意圖 圖3為本實用新型的電路框圖。 附圖標記說明
l一土柱試模； 2—透水板； 4 一水分釆集系統(tǒng)； 5 —盛水瓶；
7—瓶塞； 8—補水管； IO—數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)。
具體實施方式
如圖l、圖2及圖3所示，本實用新型包括盛裝被測試砂性土土樣的圓 柱體土柱試模1、模擬地下水對被測試砂性土土樣進行均勻補水且能維持 補水水位的補水系統(tǒng)、實時對被測試砂性土土樣內(nèi)部水分進行檢測的水分 傳感器3、定時對水分傳感器3所檢測信號進行分析處理并相應得出被測 試砂性土土樣內(nèi)部含水量的水分釆集系統(tǒng)4,以及根據(jù)水分釆集系統(tǒng)4分 析結果且經(jīng)內(nèi)部處理運算相應制作出土水特征曲線的數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng) 10。其中，所述水分傳感器3接水分采集系統(tǒng)4，水分釆集系統(tǒng)4接數(shù)據(jù)
3—水分傳感器;
6—玻璃管；
9一透水孔；分析處理系統(tǒng)10,所述補水系統(tǒng)包括補水裝置和水平安裝在土柱試模1
內(nèi)部底部的透水板2，所述補水裝置通過補水管8對被測試砂性土土樣進
行補水。
本實施例中，所述補水裝置為利用馬氏瓶原理(Marriotte原理)制 作的補水瓶。所述補水瓶包括上部開口的盛水瓶5、對盛水瓶5上部開口 進行密封的瓶塞7以及從瓶塞7中部密封插入盛水瓶5底部的玻璃管6, 所述玻璃管6的上端開口 ，玻璃管6的下端口高度與土柱試模1的底部平 齊。實際操作過程中，將玻璃管6下口插到盛水瓶5底部，這樣盛水瓶5 內(nèi)的靜水壓便等于玻璃管6出口液面的高度，使玻璃管6下端口高度與土柱 試模1的底部齊平，則就能控制所述補水系統(tǒng)的補水水位即補水液面的高度， 以達到模擬地下水上升的目的。
所述補水管8 —端插裝在盛水瓶5底部且二者內(nèi)部相通，補水管8另 一端從土柱試模l底部中心處插入土柱試模l內(nèi)部。所述透水板2為均勻 開有多個透水孔9的圓板，所述圓板的直徑與土柱試模l的內(nèi)徑相同。所 述透水孔9為圓孔。
所述水分釆集系統(tǒng)4能建立被測試土體介電常數(shù)與已知體積含水量的 土體之間的關系，用水分釆集系統(tǒng)4來標定水分傳感器，進而對被測試土體 的內(nèi)部含水量即體積含水量進行檢測。
本實用新型的測試過程是首先，將透水板2安裝在土柱試模1底部， 再將被測試砂性土土樣分層裝入土柱試模1內(nèi)部，隨后在被測試砂性土土樣 即被測試土柱中插入水分傳感器3,同時將水分傳感器3、水分釆集系統(tǒng)4和 數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)IO依次相連接，并且在土柱試模1的底部用補水管8將土 柱試模1與所述補水系統(tǒng)中的補水裝置相連接，測試過程中通過所述補水系 統(tǒng)控制補水水位，通過補水管8和透水板2將水均勻的補入被測試土柱的土 體中，由水分傳感器3和水分釆集系統(tǒng)4定時對被測試土柱內(nèi)部任一點的含 水量變化進行測試，最終作出被測試砂性土土樣的土水特征曲線。
對于風積砂而言，由于土體的基質吸力相對于粘性土和粉土而言較小，
6故在地下水位維持不變，地表處的水分通量等于零時，土體內(nèi)部含水率的大小及分布必定達到穩(wěn)定狀態(tài)，不再隨時間變化。測試過程中，利用應用馬利
奧特(Mariotte)瓶補水裝置進行補水，其補水水位與風積砂土柱底面平齊，這樣在經(jīng)過一段時間補水后，被測試砂性土土樣即被測試土柱內(nèi)部的含水量分布最終達到穩(wěn)定狀態(tài)。當被測試土柱內(nèi)部的含水量分布達到穩(wěn)定狀態(tài)，即被測試土柱內(nèi)部含水量不再隨時間變化時，所述被測試土柱的終態(tài)含水量分布曲線就是其土水特征曲線。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限
以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內(nèi)。
權利要求1.一種砂性土土水特征曲線測試裝置，其特征在于包括盛裝被測試砂性土土樣的圓柱體土柱試模(1)、模擬地下水對被測試砂性土土樣進行均勻補水且能維持補水水位的補水系統(tǒng)、實時對被測試砂性土土樣內(nèi)部水分進行檢測的水分傳感器(3)、定時對水分傳感器(3)所檢測信號進行分析處理并相應得出被測試砂性土土樣內(nèi)部含水量的水分采集系統(tǒng)(4)，以及根據(jù)水分采集系統(tǒng)(4)分析結果且經(jīng)內(nèi)部處理運算相應制作出土水特征曲線的數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)(10)；所述水分傳感器(3)接水分采集系統(tǒng)(4)，水分采集系統(tǒng)(4)接數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)(10)，所述補水系統(tǒng)包括補水裝置和水平安裝在土柱試模(1)內(nèi)部底部的透水板(2)，所述補水裝置通過補水管(8)對被測試砂性土土樣進行補水。
2. 按照權利要求1所述的砂性土土水特征曲線測試裝置，其特征在于 所述補水裝置為利用馬氏瓶原理制作的補水瓶。
3. 按照權利要求2所述的砂性土土水特征曲線測試裝置，其特征在于 所述補水瓶包括上部開口的盛水瓶(5)、對盛水瓶(5)上部開口進行密 封的瓶塞(7)以及從瓶塞(7)中部密封插入盛水瓶(5)底部的玻璃管(6),所述玻璃管(6)的上端開口，玻璃管(6)的下端口高度與土柱 試模(1)的底部平齊；所述補水管(8) —端插裝在盛水瓶(5)底部且 二者內(nèi)部相通，補水管(8)另一端從土柱試模(1)底部中心處插入土柱 試模(1 )內(nèi)部。
4. 按照權利要求1、 2或3所述的砂性土土水特征曲線測試裝置，其 特征在于所述透水板(2)為均勻開有多個透水孔(9)的圓板，所述圓板的直徑與土柱試模(1)的內(nèi)徑相同。
5. 按照權利要求4所述的砂性土土水特征曲線測試裝置，其特征在于 所述透水孔(9)為圓孔。
專利摘要本實用新型公開了一種砂性土土水特征曲線測試裝置，包括盛裝被測試砂性土土樣的圓柱體土柱試模、模擬地下水對被測試砂性土土樣進行均勻補水且能維持補水水位的補水系統(tǒng)、實時對被測試砂性土土樣內(nèi)部水分進行檢測的水分傳感器、對水分傳感器所檢測信號進行分析處理并相應得出被測試砂性土土樣內(nèi)部含水量的水分采集系統(tǒng)，以及根據(jù)水分采集系統(tǒng)分析結果且經(jīng)內(nèi)部處理運算相應制作出土水特征曲線的數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)；補水系統(tǒng)包括補水裝置和水平安裝在土柱試模內(nèi)部底部的透水板，補水裝置通過補水管對被測試砂性土土樣進行補水。本實用新型結構簡單合理且使用操作方便，能有效解決現(xiàn)有土水特征曲線測試裝置測試難度大且測試結果不準確的實際問題。
文檔編號G01N15/08GK201340382SQ20092003181
公開日2009年11月4日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權日2009年1月23日
發(fā)明者侯仲杰, 孔令坤, 毛雪松, 骉 馬 申請人:長安大學