專利名稱：淺層沙土滲透系數(shù)測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種沙土滲透系數(shù)的探測裝置。
背景技術(shù)：
沙土滲透系數(shù)的定量測試關(guān)系到降水入滲和地下水補給等問題，尤其在干旱地區(qū)，沙土的滲透系數(shù)測量具有重大的意義，目前已有許多測定沙土滲透系數(shù)的方法，主要包括實驗室分析法和野外測定法。實驗室分析法需要從野外取樣，在室內(nèi)應(yīng)用達西定理等求得野外原狀土滲透系數(shù)，這種方法對土的擾動比較大，破壞了土體的天然結(jié)構(gòu)，而且無法在野外進行測量。野外試驗法主要是利用抽水法和壓水法求得含水層的滲透系數(shù)，所述的抽/壓水法主要有定流量抽/壓水法、定降深抽/壓水法等，其中，定流量抽/壓水法是以固定流量抽取測井中的水體(也即定流量往測井中注入水體)，使含水層與測井間的水流運動達到穩(wěn)態(tài)，根據(jù)穩(wěn)態(tài)情況的流量與降深關(guān)系獲取含水層的滲透系數(shù)；而定降深抽/壓水法是通過抽/壓水使測井內(nèi)的水位降深保持不變，根據(jù)流量與降深的關(guān)系求得含水層的滲透系數(shù)。但是此種方法設(shè)備繁瑣、操作復(fù)雜，需要消耗大量的人力、物力和財力，實施成本較高。國外研究出一種沖擊試驗法，它是一種野外試驗法，實施時，主要是在測井中設(shè)置套管，將測井的內(nèi)壁隔離，并在套管的特定位置設(shè)置過濾器，利用水位的變化來測試該處含水層的滲透系數(shù)，然而，此種測試方法僅適合于引起的水位波動位于過濾器上部的情況下， 若要用于螺孔測試，或者整孔都設(shè)置有過濾器的情況下，結(jié)果就會存在很大誤差；另外，此種測試方法必須配合套管才能實現(xiàn)，從而限制了其應(yīng)用范圍?？偨Y(jié)以上野外實驗的測試方法，均需鉆井測量，相對耗時耗力，有待改進?；谝陨戏治?，本設(shè)計人針對現(xiàn)有的滲透系數(shù)測試裝置進行研究改進，本案由此產(chǎn)生。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題，是針對前述背景技術(shù)中的缺陷和不足，提供一種淺層沙土滲透系數(shù)測量系統(tǒng)及測量方法，該測試方法無需鉆孔即可求得天然狀態(tài)下淺層沙土的滲透系數(shù)，測試系統(tǒng)便于攜帶，操作方便，且使用成本低。本實用新型為解決以上技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是一種淺層沙土滲透系數(shù)測量系統(tǒng)，包括豎管、傳感器、中央控制器、通訊模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，其中，豎管設(shè)于待測量的沙土層中，傳感器設(shè)于豎管內(nèi)，在中央控制器的控制下感測豎管內(nèi)的數(shù)據(jù)變化值，并通過通訊模塊傳送至數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)傳感器的感測數(shù)據(jù)計算獲得淺層沙土的滲透系數(shù)。上述豎管為直管形、直角形或45°角形。上述傳感器為壓力傳感器，將感測豎管內(nèi)的壓力變化值通過通訊模塊傳送至數(shù)據(jù)處理模塊。[0013]采用上述方案后，本實用新型具有以下特點(1)本實用新型利用豎管法測定高滲透性沙礫石層滲透系數(shù)，屬于野外試驗，能較好地保持原狀土的天然特性，測量結(jié)果較準(zhǔn)確；(2)利用本實用新型進行參數(shù)探測時，不需要進行鉆孔等操作，操作方便，測量周期短，成本低，具有較大的工程實用價值；(3)傳統(tǒng)野外試驗進行鉆孔后測量含水層滲透系數(shù)，不但成本高，而且只能測量水平向滲透系數(shù)，本實用新型可將豎管做成不同角度，測量不同方向的滲透系數(shù)，特別適合非均質(zhì)、各項異性沙土層的滲透系數(shù)測量；(4)本實用新型基于高靈敏度壓力傳感器探測水位，克服了傳統(tǒng)豎管法無法測量高滲透性介質(zhì)滲透系數(shù)的缺點，測量精度高，具有較高的推廣價值。

圖1是本實用新型測量系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖；圖2是采用本實用新型的測量方法探測沙土層垂向滲透系數(shù)的原理圖；圖3是采用本實用新型的測量方法探測沙土層水平向滲透系數(shù)的原理圖；圖4是采用本實用新型的測量方法探測沙土層與水平面成45度角方向滲透系數(shù)的原理圖；圖5是本實用新型的測量方法的探測流程圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案進行詳細說明。如圖1所示，本實用新型提供一種淺層沙土滲透系數(shù)測量系統(tǒng)，包括豎管、傳感器、中央控制器、通訊模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，其中，豎管可采用PVC管，根據(jù)需測量不同方向的滲透系數(shù)，其形狀可有所不同，所述豎管設(shè)于待測量的沙土層中；傳感器設(shè)于豎管內(nèi)，用于在中央控制器的控制下感測豎管內(nèi)的水位變化，在本實施例中，可采用高精度高靈敏度的壓力傳感器，其分辨速度為1次每秒，精度達士0. 05% FS以上，其可直接獲取豎管中的水壓數(shù)據(jù)，并通過通訊模塊傳送至數(shù)據(jù)處理模塊；由于計算滲透系數(shù)需要的參數(shù)是豎管中的水位，因此數(shù)據(jù)處理模塊將壓力傳感器獲取的電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的水壓信號后，利用壓力公式換算為此刻豎管中的水位，并計算沙土的滲透系數(shù)。再請參考圖5所示，是基于本實用新型提供的淺層沙土滲透系數(shù)的測量系統(tǒng)的測量方法，包括如下步驟(1)根據(jù)所需測量的滲透系數(shù)的方向，選擇不同形狀的豎管置入沙土層中，該豎管所處的深度即為所需測量滲透系數(shù)的深度；配合附圖所示，當(dāng)需要測量垂向滲透系數(shù)時，可選用直管形豎管(見圖2)，當(dāng)需要測量水平向滲透系數(shù)時，可選用直角形豎管(見圖3)，當(dāng)需要測量與水平面成45°角方向的滲透系數(shù)時，可選用45°角形豎管(見圖4)。一般來說，當(dāng)待測沙土層較淺時，為防止破壞沙土層的原有結(jié)構(gòu)，提高滲透系數(shù)的測量精度，可直接將豎管插入沙土層中；而當(dāng)待測沙土層較深時，可在待測位置線挖一小坑，然后將豎管插入，再將豎管周圍填埋結(jié)實。[0029](2)將傳感器置入豎管中，并快速向該豎管中注滿水，此時傳感器會感測豎管中的數(shù)據(jù)變化值，并最終獲取豎管中的水位；在本實施例中，可采用壓力傳感器探測豎管中的水壓變化值，并根據(jù)下式將水壓
換算為此時豎管中的水位 , ρh
權(quán)利要求1.一種淺層沙土滲透系數(shù)測量系統(tǒng)，其特征在于包括豎管、傳感器、中央控制器、通訊模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，其中，豎管設(shè)于待測量的沙土層中，傳感器設(shè)于豎管內(nèi)，在中央控制器的控制下感測豎管內(nèi)的數(shù)據(jù)變化值，并通過通訊模塊傳送至數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)傳感器的感測數(shù)據(jù)計算獲得淺層沙土的滲透系數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的淺層沙土滲透系數(shù)測量系統(tǒng)，其特征在于所述豎管為直管形、 直角形或45°角形。
3.如權(quán)利要求1所述的淺層沙土滲透系數(shù)測量系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器為壓力傳感器，將感測豎管內(nèi)的壓力變化值通過通訊模塊傳送至數(shù)據(jù)處理模塊。
專利摘要本實用新型公開一種淺層沙土滲透系數(shù)測量系統(tǒng)，包括豎管、傳感器、中央控制器、通訊模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，其中，豎管設(shè)于待測量的沙土層中，傳感器設(shè)于豎管內(nèi)，在中央控制器的控制下感測豎管內(nèi)的數(shù)據(jù)變化值，并通過通訊模塊傳送至數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)傳感器的感測數(shù)據(jù)計算獲得淺層沙土的滲透系數(shù)。此種測試系統(tǒng)無需鉆孔即可求得天然狀態(tài)下淺層沙土的滲透系數(shù)，便于攜帶，操作方便，且使用成本低。
文檔編號G01N15/08GK202281742SQ20112042460
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者余湘娟, 李剛, 陳亮 申請人:河海大學(xué)