非飽和土水分運移的試驗裝置制造方法
【專利摘要】非飽和土水分運移的試驗裝置，它是一種可拆分，方便裝進和取出土壤，方便測試的土壤水環(huán)境實驗測試裝置，本裝置包括土柱筒和補水皿，土柱筒由頂筒節(jié)、中間筒節(jié)和底筒節(jié)組成，頂筒節(jié)的下端開口、中間筒節(jié)的兩端開口以及底筒節(jié)的上端開口分別設有環(huán)形加固圈，環(huán)形加固圈上設有螺紋孔?？梢愿鶕煌脑囼炌翗由疃葋磉x擇不同數(shù)量的中間筒節(jié)，在試驗裝填土樣過程中，在底筒節(jié)上安裝中間筒節(jié)，中間筒節(jié)與底筒節(jié)的環(huán)形加固圈之間墊有墊圈，通過在螺紋孔中穿入螺釘，并用螺母旋緊固定住，依次直到頂筒節(jié)。采集數(shù)據時，從頂筒節(jié)，依次拆開頂筒節(jié)和中間筒節(jié)，分別采集不同深度土樣數(shù)據。方便裝土和數(shù)據采集，方便清洗。
【專利說明】非飽和土水分運移的試驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及非飽和土水分運移的試驗裝置，本裝置可以拆分，調節(jié)不等的高度，方便裝進和取出土壤，方便測試，屬于土壤水環(huán)境實驗測試裝置領域。
【背景技術】
[0002]—般認為土壤有固相(土壤顆粒)、液相(土壤中的水)和氣相(土壤中的氣體)構成。當土壤顆?？障锻耆梢合嗵畛洌此纪寥揽障兜谋壤秊?00%，該土壤稱之為飽和土；反之，當土壤顆?？障队伤涂諝馓畛洌达柡投刃∮?00，大于0，該土壤稱之為非飽和土。土壤和水是萬物生長的根本，人類對于土壤和水的研究從未中斷過，水在非飽和土中的運移是個重要的研究課題。非飽和土中水分運移的試驗研究包括野外試驗和室內試驗，野外試驗由于不能控制初始條件和邊界條件，采集的數(shù)據只能作為某種特定環(huán)境條件下研究依據，研究控制條件下的水分運移機理，通常只能通過室內試驗來完成。土柱模型裝置是常用的室內試驗裝置，傳統(tǒng)的土柱試驗裝置采用一個完整的直筒結構，在試驗開始時，首先將土體裝填到土柱筒中，由于土柱筒的體積較大，直徑通常為1cm以上，高度為1.2m以上，土體在裝填過程中，裝到底層的土壤很容易污染土柱筒的側壁，且很難控制裝填到土柱筒底部的土體的干密度，給試驗的準確性帶來干擾。在試驗后期采樣試驗數(shù)據過程中，深部土樣的采集很難實現(xiàn)?，F(xiàn)有技術中的采集工具，比如洛陽鏟等，采樣深度精度差，且采用過程中常常對土樣造成了較大的擾動，導致一些珍貴的數(shù)據無法測量，比如土樣干密度，抗剪強度等。試驗結束后需要對土柱筒進行清洗,土柱筒的高度和直徑的比例,讓土柱筒內部很難清洗干凈，需要使用較長的刷子清洗土柱筒的底部，清洗工作量很大，且需要較大的清洗場所。

【發(fā)明內容】

[0003]為了解決上述存在的問題，本實用新型公開了一種非飽和土水分運移的試驗裝置，本試驗裝置的土柱筒可以拆分成若干段，裝填土體時，可以首先向底筒節(jié)中裝填土體，然后逐個安裝固定中間筒節(jié)，逐個筒節(jié)裝填土體，提高裝填土體的效率，避免土體污染土柱筒的內側筒壁；測量試驗數(shù)據時，逐個筒節(jié)測量土體參數(shù)，并逐個筒節(jié)清除土體，提高測量的可操作性和準確性；同時，清洗過程中，可以分別清洗拆分開的底筒節(jié)、中間筒節(jié)和頂筒節(jié)，簡化清洗工作，清洗更簡便，更干凈。
[0004]非飽和土水分運移的試驗裝置，包括土柱筒和補水皿，所述土柱筒由可拆分的一個頂筒節(jié)、若干個中間筒節(jié)和一個底筒節(jié)組成，頂筒節(jié)、中間筒節(jié)和底筒節(jié)口徑和壁厚一致，底筒節(jié)和頂筒節(jié)之間拼接若干個貫穿的中間筒節(jié)，底筒節(jié)通過軟導管連接到補水皿。
[0005]所述頂筒節(jié)的下端開口、中間筒節(jié)的兩端開口以及底筒節(jié)的上端開口分別設有等大小的水平向外延伸的環(huán)形加固圈，環(huán)形加固圈上設有上下貫通的螺紋孔，每個環(huán)形加固圈上的螺紋孔的數(shù)量為兩個以上，相鄰螺紋孔之間的間隙一致。
[0006]所述頂筒節(jié)、中間筒節(jié)和底筒節(jié)上下拼接時，上下相鄰的環(huán)形加固圈上下對齊重疊，上下相鄰的環(huán)形加固圈之間墊有墊圈，上下相鄰的環(huán)形加固圈的螺紋孔上下對齊，螺紋孔中貫穿有螺釘，螺釘?shù)穆輻U上擰緊有螺母。
[0007]所述墊圈位于螺紋孔與加固圈內側之間。
[0008]所述底筒節(jié)的底部固定有底座，底筒節(jié)的側壁設有向外延伸的進水管，進水管通過軟導管連接到補水皿的出水管，出水管位于補水皿的側壁。
[0009]所述補水皿的頂端為開口端，開口端呈縮口形狀，縮口形狀的補水皿開口端設有上刻度線和下刻度線。
[0010]本實用新型，使用時，首先將底筒節(jié)和補水皿豎直站立在水平的試驗臺上，補水皿的出水管與底筒節(jié)的進水管用軟導管連接，然后，向底筒節(jié)中裝入土體，土體裝入一定高度后，在底筒節(jié)上面安裝固定中間筒節(jié)，中間筒節(jié)與底筒節(jié)的環(huán)形加固圈之間墊有墊片，螺紋孔對齊，在螺紋孔中螺旋擰進螺釘，并在螺釘?shù)穆輻U上旋緊固定著螺母，再繼續(xù)向底筒節(jié)和中間筒節(jié)中加入土體，依次增加中間筒節(jié)，直到頂筒節(jié)，各個筒節(jié)逐層有效避免各個土體層在加入土柱筒過程中，污染到其他土體層的土柱筒側壁，造成試驗數(shù)據不準確；測量試驗數(shù)據時，從上向下逐層測量，首先測量頂筒節(jié)內的土體數(shù)據，然后將頂筒節(jié)中的土體取出，拆除頂筒節(jié)，再測量下面的中間筒節(jié)中的土體數(shù)據，依次進行下去，方便數(shù)據采集，提高數(shù)據的準確度；拆開后的頂筒節(jié)、中間筒節(jié)和底筒節(jié)，方便清洗，大大降低了清洗難度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的整體結構示意圖，
[0012]圖2是圖1中的A處局部放大圖，
[0013]圖3是本實用新型中間筒節(jié)的結構示意圖，
[0014]附圖標記列表:1一頂筒節(jié),2—中間筒節(jié)，3—底筒節(jié)，4一補水皿,5—軟導管,6—環(huán)形加固圈，7—螺紋孔，8—墊圈，9—螺釘，10—螺母，11 一底座，12—進水管，13—出水管，14 一下刻度線，15—上刻度線。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本實用新型。應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。
[0016]圖1是本實用新型的整體結構示意圖，圖中頂筒節(jié)1、中間筒節(jié)2和底筒節(jié)3分別安裝固定，上下相鄰的環(huán)形加固圈6之間墊有墊圈8，環(huán)形加固圈6的螺紋孔7對齊，在螺紋孔7中穿入螺釘9，螺釘9的另一端螺紋擰緊固定著螺母10，螺母10將兩層環(huán)形加固圈6和墊圈8緊密固定在一起，墊圈8起到密封作用，使得連接處密封，土體和水分不會滲漏出去。
[0017]使用前，將底筒節(jié)3、中間筒節(jié)2和頂筒節(jié)I分離開，底筒節(jié)3的進水管12與補水皿4的出水管13用軟導管5連通，從底筒節(jié)3的頂端開口向底筒節(jié)3中填裝粒徑為6-8_的粗礫石，形成緩沖層，再用直徑與土柱筒內直徑相同、透水性較好的土工布平放在緩沖層的顆粒上，隨后按一定干密度裝入預先準備好的土樣，當?shù)淄补?jié)3快要裝滿時，取一個中間筒節(jié)2，中間筒節(jié)2的環(huán)形加固圈6與底筒節(jié)3的環(huán)形加固圈6上下重疊對齊，并在上下兩層環(huán)形加固圈6之間墊上一層墊圈8，上下兩層環(huán)形加固圈6的螺紋孔7對齊，在螺紋孔7中穿入螺釘9，用螺母10旋緊固定住兩層環(huán)形加固圈6和墊圈8，使其之間密封。然后，再向中間筒節(jié)2中裝填土體，待中間筒節(jié)2快要裝滿時，根據試驗土體深度的需要，逐個增加中間筒節(jié)2，最后，在最上面的一個中間筒節(jié)2上安裝頂筒節(jié)1，頂筒節(jié)I中填裝適量的土體。試驗時，向補水皿4中加入水，水的也為高度直到補水皿4上的下刻度線14，再向補水皿4中加入植物油，植物油的液位高度到上刻度線15。植物油能有效防止補水皿4中水的自然蒸發(fā)，能夠得到更精確的水的計量，當水位降低后，補充水到下刻度線14。水通過軟導管5進入底筒節(jié)3，水在底筒節(jié)3中運移，進入到中間筒節(jié)2和頂筒節(jié)I。
[0018]測試試驗數(shù)據時，從土柱筒頂部向下逐層測試不同深度的土體中的數(shù)據，比如含水率，當采集到頂筒節(jié)I以下深度的土體時，將頂筒節(jié)I中的土體取出，并拆除頂筒節(jié)1，可以很方便地繼續(xù)采集中間筒節(jié)2，依次進而采集底筒節(jié)3的數(shù)據。采集數(shù)據更加簡便，更加準確。
[0019]清洗過程中，頂筒節(jié)1、各個中間筒節(jié)2和底筒節(jié)3分別分開清洗，清洗更加方便，清洗更加干凈。
[0020]底筒節(jié)3的底部設有底座11，底座11增加底筒節(jié)3與試驗臺的接觸面積，讓底筒節(jié)3能夠更加穩(wěn)定底站立在試驗臺上。
[0021]圖2是圖1中的A處局部放大圖，圖中局部剖視，從剖視部分可見，環(huán)形加固圈6上設有螺紋孔7。螺釘9將上下兩層環(huán)形加固圈6和夾在他們中間的墊圈8密封固定。
[0022]圖3是本實用新型中間筒節(jié)的結構示意圖，由圖可見中間筒節(jié)2為上下貫通的，兩端均設有環(huán)形加固圈6的筒體結構。
[0023]本實用新型方案所公開的技術手段不僅限于上述技術手段所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。
【權利要求】
1.非飽和土水分運移的試驗裝置，包括土柱筒和補水皿(4)，其特征是所述土柱筒由可拆分的一個頂筒節(jié)(I)、若干個中間筒節(jié)(2)和一個底筒節(jié)(3)組成，頂筒節(jié)(I)、中間筒節(jié)(2)和底筒節(jié)(3) 口徑和壁厚一致，底筒節(jié)(3)和頂筒節(jié)(I)之間拼接若干個貫穿的中間筒節(jié)(2)，底筒節(jié)(3)通過軟導管(5)連接到補水皿(4)。
2.根據權利要求1所述的非飽和土水分運移的試驗裝置，其特征是所述頂筒節(jié)(I)的下端開口、中間筒節(jié)(2)的兩端開口以及底筒節(jié)(3)的上端開口分別設有等大小的水平向外延伸的環(huán)形加固圈(6)，環(huán)形加固圈(6)上設有上下貫通的螺紋孔(7)，每個環(huán)形加固圈(6)上的螺紋孔(7)的數(shù)量為兩個以上，相鄰螺紋孔(7)之間的間隙一致。
3.根據權利要求2所述的非飽和土水分運移的試驗裝置，其特征是所述頂筒節(jié)(I)、中間筒節(jié)(2)和底筒節(jié)(3)上下拼接時，上下相鄰的環(huán)形加固圈(6)上下對齊重疊，上下相鄰的環(huán)形加固圈(6 )之間墊有墊圈(8 )，上下相鄰的環(huán)形加固圈(6 )的螺紋孔(7 )上下對齊，螺紋孔(7)中貫穿有螺釘(9)，螺釘(9)的螺桿上擰緊有螺母(10)。
4.根據權利要求3所述的非飽和土水分運移的試驗裝置，其特征是所述墊圈(8)位于螺紋孔(7)與環(huán)形加固圈(6)內側之間。
5.根據權利要求1所述的非飽和土水分運移的試驗裝置，其特征是所述底筒節(jié)(3)的底部固定有底座(11)，底筒節(jié)(3 )的側壁設有向外延伸的進水管(12 )，進水管(12 )通過軟導管(5)連接到補水皿(4)的出水管(13)，出水管(13)位于補水皿(4)的側壁。
6.根據權利要求5所述的非飽和土水分運移的試驗裝置，其特征是所述補水皿(4)的頂端為開口端，開口端呈縮口形狀，縮口形狀的補水皿開口端設有上刻度線(15)和下刻度線(14)。
【文檔編號】G01N33/24GK203824998SQ201420149368
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權日:2014年3月31日
【發(fā)明者】黃德文, 陳建生, 劉光, 詹瀘成, 萇坡, 張家甫 申請人:河海大學