專利名稱：一種量測(cè)多孔介質(zhì)毛細(xì)水上升高度與速率的試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種土工測(cè)試裝置，屬于土木(巖土)工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多孔介質(zhì)中的毛細(xì)現(xiàn)象在自然界普遍存在，其內(nèi)部?jī)上嗔鲃?dòng)，不論是對(duì)介質(zhì)本身還是多相流系統(tǒng)，都有著廣泛的工程應(yīng)用背景。土中毛細(xì)現(xiàn)象是由于土粒與水分子之間的相互吸引力以及水的表面張力而產(chǎn)生。毛細(xì)水上升高度試驗(yàn)可以求出土內(nèi)毛細(xì)水的上升高度及其上升速度，用于估測(cè)地下水位升高時(shí)，某些地區(qū)是否會(huì)變成沼澤或鹽堿化，建筑物有無(wú)被浸濕的可能性等問(wèn)題，并可用來(lái)推算降低地下水位的必要深度。目前測(cè)定毛細(xì)水上升高度的方法較多，每種方法針對(duì)不同種類的多孔介質(zhì)，且還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)規(guī)范化操作。該申請(qǐng)就是要發(fā)明一種試驗(yàn)裝置，以適用于多種多孔介質(zhì)毛細(xì)水上升高度與速率的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種適用于多孔介質(zhì)的毛細(xì)水上升高度測(cè)量裝置，解決砂土或粉土中毛細(xì)水上升高度與速率的量測(cè)問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案，其特征是一種量測(cè)多孔介質(zhì)毛細(xì)水上升高度與速率的試驗(yàn)裝置包括水箱1，下水管2，下水管開(kāi)關(guān)3，三通接頭4，三通開(kāi)關(guān)5，測(cè)壓管6，溢水管7，溢水管開(kāi)關(guān)8，毛細(xì)管9，下透水石10，粗砂11，上透水石12，排氣管開(kāi)關(guān)13，排氣管14，取土孔塞15，試樣16，試樣筒17，塑料管18，補(bǔ)水管19，補(bǔ)水管開(kāi)關(guān)20。水箱I通過(guò)下水管2與測(cè)壓管6連接，測(cè)壓管6通過(guò)塑料管18與毛細(xì)管9連接，下水管2通過(guò)補(bǔ)水管19與測(cè)壓管
6連接，補(bǔ)水管19通過(guò)補(bǔ)水管開(kāi)關(guān)20控制，下水管2安裝有下水管開(kāi)關(guān)3，三通接頭4安裝有三通開(kāi)關(guān)5，測(cè)壓管6連接有溢水管7，溢水管7通過(guò)溢水管開(kāi)關(guān)8控制，下透水石10上面鋪有粗砂11，粗砂11上面安裝有上透水石12，上透水石12表面鋪有濾紙，濾紙上面裝有試樣16，試樣筒17連接排氣管14，排氣管14通過(guò)排氣管開(kāi)關(guān)13控制，試樣筒17安裝有多個(gè)取土孔塞15,試樣筒17厚度大于0. 5cm,內(nèi)徑大于3-4cm,測(cè)壓管6外壁帶有刻度值,最小刻度為1_，刻度0點(diǎn)位于刻度值頂部，并與上透水石12頂面齊平。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)儀器制造簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，使用方便，滿足樣品毛細(xì)水上升高度控制要求，可以直接測(cè)定各種多孔介質(zhì)包括砂、砂土、粉土的毛細(xì)水上升高度與速率等參數(shù)。本發(fā)明適用范圍；可用于土木工程中遇到的各種多孔介質(zhì)毛細(xì)水上升高度與速率等參數(shù)的室內(nèi)或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。


圖I是一種量測(cè)多孔介質(zhì)毛細(xì)水上升高度與速率的試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中有水箱1，下水管2，下水管開(kāi)關(guān)3，三通接頭4，三通開(kāi)關(guān)5，測(cè)壓管6，溢水管7，溢水管開(kāi)關(guān)8，毛細(xì)管9，下透水石10，粗砂11，上透水石12，排氣管開(kāi)關(guān)13，排氣管14，取土孔塞15，試樣16，試樣筒17，塑料管18，補(bǔ)水管19，補(bǔ)水管開(kāi)關(guān)20。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例利用該裝置量測(cè)多孔介質(zhì)毛細(xì)水上升高度的試驗(yàn)方法如下(I)砂土毛細(xì)水上升高度的試驗(yàn)方法①將下透水石10放入試樣管17內(nèi)，在下透水石10上面鋪Icm厚粗砂11，粗砂11上面安裝上透水石12，上透水石12上面鋪一層濾紙；②取I. 5kg風(fēng)干砂土，分散撒入試樣管17中，用搗棒輕輕搗實(shí)，達(dá)到所需的干密度，此時(shí)測(cè)壓管6上部0點(diǎn)刻度值應(yīng)于試樣16下表面齊平；
③關(guān)閉下水管開(kāi)關(guān)3、三通開(kāi)關(guān)5和補(bǔ)水管開(kāi)關(guān)20，打開(kāi)溢水管開(kāi)關(guān)8和排氣管開(kāi)關(guān)13,將水箱I中注丨兩水；④打開(kāi)下水管開(kāi)關(guān)3，使水緩慢流入測(cè)壓管6和毛細(xì)管9中，待水浸濕上透水石12排氣后，關(guān)閉排氣管開(kāi)關(guān)13 ；⑤待水開(kāi)始浸濕試樣16底部，且溢水管7開(kāi)始有水溢出后，關(guān)閉下水管開(kāi)關(guān)3，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)5、10、20、30、60min各記錄一次毛細(xì)水上升高度，以后根據(jù)毛細(xì)水上升程度與砂土顏色的深淺，每隔數(shù)小時(shí)記錄一次，獲得毛細(xì)水上升高度，繪制毛細(xì)水上升高度與時(shí)間曲線，獲得毛細(xì)水上升速率；⑥試驗(yàn)進(jìn)行中，當(dāng)溢水管7無(wú)水滴下時(shí)，反復(fù)緩慢間斷開(kāi)啟補(bǔ)水管開(kāi)關(guān)20，向測(cè)壓管6注水，至溢水管7有水滴下時(shí)，關(guān)閉補(bǔ)水管開(kāi)關(guān)20 ；⑦試驗(yàn)結(jié)束后，從上到下打開(kāi)試樣筒17的取土孔塞15，用小勺舀出適量試樣16，進(jìn)行含水率測(cè)試，繪制試樣16含水率與毛細(xì)水上升高度曲線。(2)粉土毛細(xì)水上升高度的試驗(yàn)方法①將下透水石10放入試樣管17內(nèi)，在下透水石10上面鋪Icm厚粗砂11，粗砂11上面安裝上透水石12，上透水石12上面鋪一層濾紙；②取風(fēng)干粉土 I. 5kg，分散撒入試樣管17中，用搗棒輕輕搗實(shí)，達(dá)到所需的干密度后，，試樣16周邊與試樣筒17接觸部位用石蠟密封，此時(shí)測(cè)壓管頂部0點(diǎn)刻度值應(yīng)于試樣16下表面齊平；③當(dāng)采用原狀粉土樣品時(shí)，先量測(cè)樣品含水率與密度，然后將粉土樣品直徑削成試樣筒17內(nèi)徑大小，樣品高度為直徑的兩倍，將樣品緩慢放入試樣筒17后，試樣16周邊與試樣筒17接觸部位用石蠟密封，此時(shí)測(cè)壓管頂部0點(diǎn)刻度值應(yīng)于試樣16下表面齊平；④依次關(guān)閉下水管開(kāi)關(guān)3、三通開(kāi)關(guān)5、補(bǔ)水管開(kāi)關(guān)20和溢水管開(kāi)關(guān)8，打開(kāi)排氣管開(kāi)關(guān)13，將水箱I中注滿水；⑤打開(kāi)下水管開(kāi)關(guān)3，使水緩慢流入測(cè)壓管6和毛細(xì)管9中，待水浸濕上透水石12排氣后，關(guān)閉排氣管開(kāi)關(guān)13 ；⑥徐徐間斷開(kāi)或關(guān)下水管開(kāi)關(guān)3，使水緩緩地由下而上的飽和試樣16，至試樣16表面見(jiàn)水時(shí)，關(guān)閉下水管開(kāi)關(guān)3 ；⑦徐徐開(kāi)三通開(kāi)關(guān)5，使測(cè)壓管6水面緩慢逐漸下降，至管內(nèi)水面停止下降或開(kāi)始升高時(shí),記下此時(shí)測(cè)壓管6中水面刻度值讀數(shù)，即為此次試驗(yàn)試樣16的毛細(xì)水上升高度；
⑧重復(fù)⑤-⑦，取2次測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值，即為該試樣16的毛細(xì)水上升高度；⑨試驗(yàn)結(jié)束后，從上到下打開(kāi)試樣筒17的取土孔塞15，用小勺舀出適量試樣16， 進(jìn)行含水率測(cè)試，繪制試樣16含水率與毛細(xì)水上升高度曲線。
權(quán)利要求
1.一種量測(cè)多孔介質(zhì)毛細(xì)水上升高度與速率的試驗(yàn)裝置，其特征是該裝置包括水箱(I)，下水管(2)，下水管開(kāi)關(guān)(3)，三通接頭(4)，三通開(kāi)關(guān)(5)，測(cè)壓管￠)，溢水管(7)，溢水管開(kāi)關(guān)⑶，毛細(xì)管(9)，下透水石(10)，粗砂(11)，上透水石(12)，排氣管開(kāi)關(guān)(13)，排氣管(14)，取土孔塞(15)，試樣(16)，試樣筒(17)，塑料管(18)，補(bǔ)水管(19)，補(bǔ)水管開(kāi)關(guān)(20)，水箱(I)通過(guò)下水管(2)與測(cè)壓管(6)連接，測(cè)壓管(6)通過(guò)塑料管(18)與毛細(xì)管(9)連接，下水管⑵通過(guò)補(bǔ)水管(19)與測(cè)壓管(6)連接，補(bǔ)水管(19)通過(guò)補(bǔ)水管開(kāi)關(guān)(20)控制，下水管(2)安裝有下水管開(kāi)關(guān)(3)，三通接頭(4)安裝有三通開(kāi)關(guān)(5)，測(cè)壓管(6)連接有溢水管(7)，溢水管(7)通過(guò)溢水管開(kāi)關(guān)(8)控制，下透水石(10)上面鋪有粗砂(II)，粗砂(11)上面安裝有上透水石(12)，上透水石(12)表面鋪有濾紙，濾紙上面裝有試樣(16)，試樣筒(17)連接排氣管(14)，排氣管(14)通過(guò)排氣管開(kāi)關(guān)(13)控制，試樣筒(17)安裝有多個(gè)取土孔塞(15),試樣筒(17)厚度大于0. 5cm,內(nèi)徑大于3-4cm,測(cè)壓管(6)外壁帶有刻度值，最小刻度為1_，刻度0點(diǎn)位于刻度值頂部，并與上透水石(12)頂面齊平。
全文摘要
一種量測(cè)多孔介質(zhì)毛細(xì)水上升高度與速率的試驗(yàn)裝置，其特征是該裝置包括水箱(1)，下水管(2)，下水管開(kāi)關(guān)(3)，三通接頭(4)，三通開(kāi)關(guān)(5)，測(cè)壓管(6)，溢水管(7)，溢水管開(kāi)關(guān)(8)，毛細(xì)管(9)，下透水石(10)，粗砂(11)，上透水石(12)，排氣管開(kāi)關(guān)(13)，排氣管(14)，取土孔塞(15)，試樣(16)，試樣筒(17)，塑料管(18)，補(bǔ)水管(19)，補(bǔ)水管開(kāi)關(guān)(20)。該測(cè)量方法所用儀器制造簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，使用方便，滿足樣品毛細(xì)水上升高度控制要求，可以直接測(cè)定各種多孔介質(zhì)包括砂、砂土、粉土的毛細(xì)水上升高度與速率等參數(shù)，可用于土木工程中遇到的各種多孔介質(zhì)毛細(xì)水上升高度與速率等參數(shù)的室內(nèi)或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。
文檔編號(hào)G01N15/08GK102680377SQ20121018300
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者李志清 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所