一種低滲透性飽和粘土滲透測定儀及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及關(guān)于地質(zhì)領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)室內(nèi)用于粘土低滲透性飽和粘土滲透測定儀及方 法，特別涉及一種低滲透性飽和粘土滲透測定儀及測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 粘性土弱透水層孔隙水與含水層關(guān)系密切，近年來由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，地下 水資源的過量開采動(dòng)用了大量不可恢復(fù)的粘性土孔隙水資源，導(dǎo)致局部地區(qū)出現(xiàn)大面積地 面沉降等地質(zhì)災(zāi)害問題；另一反面，由于粘性土孔隙水滲流緩慢，可能封存了豐富的古氣候 古環(huán)境信息，通過研究粘性土孔隙水的運(yùn)移，有利于解釋一些水文地質(zhì)及工程地質(zhì)問題，有 利于對古水文地質(zhì)、古水文地球化學(xué)信息的恢復(fù)。目前來說，傳統(tǒng)的滲透儀器多注重于粗粒 土樣，對于較細(xì)粒的粘土測試儀器較少，個(gè)別低滲透裝置存在滲透時(shí)間較長，受溫度和蒸發(fā) 的影響較為嚴(yán)重，精確度較低，誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低滲透性飽和粘土滲透測定儀及測試方 法，有效的解決了傳統(tǒng)的滲透儀器注重于粗粒土樣，對于較細(xì)粒的粘土測試儀器較少，個(gè)別 低滲透裝置存在滲透時(shí)間較長，受溫度和蒸發(fā)的影響較為嚴(yán)重，精確度較低，誤差較大的缺 陷。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：
[0005] -種低滲透性飽和粘土滲透測定儀，包括空壓機(jī)、供水瓶、滲透裝置和集水瓶，上 述空壓機(jī)通過管道分別連通供水瓶和滲透裝置，上述供水瓶通過管道連通滲透裝置一端， 上述滲透裝置另一端通過管道連通集水瓶。
[0006] 上述滲透裝置包括圍壓室和滲透機(jī)構(gòu)，上述滲透機(jī)構(gòu)兩端固定在圍壓室兩側(cè)內(nèi)壁 上，上述空壓機(jī)通過管道連通圍壓室，上述滲透機(jī)構(gòu)兩端分別通過管道連通供水瓶和集水 瓶。
[0007] 上述滲透機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)一端開口的耐壓鋼桶、橡膠套和兩個(gè)透水石，兩個(gè)上述耐 壓鋼桶對稱安裝在圍壓室內(nèi)部兩端，且開口端相對設(shè)置，上述橡膠套套接置于兩個(gè)耐壓鋼 桶之間，且兩端通過〇型圈與圍壓室內(nèi)壁密封連接，兩個(gè)上述透水石對稱設(shè)置在橡膠套的 內(nèi)部兩端端口處，兩個(gè)上述透水石與橡膠套之間形成一個(gè)樣品室。
[0008] 上述空壓機(jī)通過三通管路分別連通供水瓶和滲透裝置。
[0009] 上述三通管路包括主管路、第一分管路和第二分管路，上述主管路一端分別與第 一分管路和第二分管路的一端連通，另一端連通空壓機(jī)，上述第一分管路另一端連通供水 瓶，第二分管路另一端連通滲透裝置。
[0010] 上述主管路上由連通空壓機(jī)的一端到另一端依次設(shè)置有第一開關(guān)閥和干燥裝置， 上述第一分管路上由連通主管路的一端到連通供水瓶的一端依次設(shè)置有第二開關(guān)閥、第一 精密調(diào)壓閥和單向進(jìn)氣閥，上述第二分管路上由連通主管路的一端到連通滲透裝置的一端 依次設(shè)置有第三開關(guān)閥和第二精密調(diào)壓閥。
[0011] 上述供水瓶上設(shè)置有用于監(jiān)測供水瓶內(nèi)部氣壓的壓力表。
[0012] 上述供水瓶與滲透裝置連通的管道上設(shè)置有止水夾。
[0013] 一種低滲透性飽和粘土滲透測定儀的測試方法，包括以下幾個(gè)步驟：
[0014] 第一步：樣品試樣制作，具體為，
[0015] Sl :整平樣品試樣，將內(nèi)涂凡士林的試樣環(huán)刀壓入試樣少許，再將環(huán)刀壓下的土樣 側(cè)面削去一層，使與環(huán)刀刃口相接處的土樣直徑值略大于環(huán)刀內(nèi)徑；
[0016] S2 :重復(fù)上述步驟S1，至試樣突出環(huán)刀上部；
[0017] S3 :削去環(huán)刀兩側(cè)余樣，反復(fù)涂抹試樣的表面，避免試樣表面孔隙堵塞或試樣壓 縮，存放在干燥環(huán)境中備用；
[0018] S4 :記錄試樣的長度1，試樣直徑d，計(jì)算得出試樣截面面積A。
[0019] 第二步：將上述第一步中得到的樣品試樣放入真空機(jī)中進(jìn)行飽水24-72小時(shí)，存 放備用；將滲透裝置中的透水石取出也放入真空機(jī)中進(jìn)行飽水24-72小時(shí)，后安裝進(jìn)滲透 裝置中；
[0020] 第三步：將第二步中飽水處理的樣品試樣安放在樣品室內(nèi)，并在透水石表面包覆 濾紙；
[0021] 第四步：打開止水夾，供水瓶內(nèi)液體對滲透裝置進(jìn)行滲透測試，同步，打開空壓機(jī)， 打開主管路的第一開關(guān)閥，打開空壓機(jī)與供水瓶連通的管路上依次設(shè)置有第二開關(guān)閥、第 一精密調(diào)壓閥和單向進(jìn)氣閥，打開空壓機(jī)與滲透裝置連通的管路上依次設(shè)置有第三開關(guān)閥 和第二精密調(diào)壓閥，對圍壓室和供水瓶持續(xù)穩(wěn)定供壓，待集水瓶內(nèi)有液體流入一段時(shí)間后， 記錄供水瓶的進(jìn)水量和集水瓶的出水量，待進(jìn)水量和出水量相等或相近時(shí)，實(shí)驗(yàn)趨于穩(wěn)定 狀態(tài)，開始計(jì)時(shí)，并記錄供水瓶內(nèi)起始水位h。，供水瓶內(nèi)氣壓P及初始水頭值H。= h fPA P 液g);
[0022] 其中，P .液為液體密度，g為重力系數(shù)；
[0023] 第六步：多次測量，記錄不同時(shí)間t相對應(yīng)的供水瓶的水位h及水頭值H = h+P/ (P液g)，得到t時(shí)段內(nèi)供水瓶內(nèi)水頭值的變化dH = H-H0;
[0024] 第七步：根據(jù)供水瓶所提供的水頭值隨著時(shí)間的變化計(jì)算出試樣滲透率K。
[0025] 本發(fā)明的有益效果是：
[0026] 本發(fā)明的低滲透性飽和粘土滲透測定儀結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，制作成本較低，可以 準(zhǔn)確、迅速地測試獲得粘性土的滲透系數(shù)，測試效率較高，耗時(shí)較少，實(shí)用性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明的低滲透性飽和粘土滲透測定儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2(a)為本發(fā)明的試樣樣品1測試中供水瓶水頭差對數(shù)隨時(shí)間變化的線性分布 圖；
[0029] 圖2(b)為本發(fā)明的試樣樣品2測試中供水瓶水頭差對數(shù)隨時(shí)間變化的線性分布 圖；
[0030] 圖2(c)為本發(fā)明的試樣樣品3測試中供水瓶水頭差對數(shù)隨時(shí)間變化的線性分布 圖。
[0031] 附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：
[0032] 1、空壓機(jī)，2、供水瓶，3、滲透裝置，4、集水瓶，11、第一開關(guān)閥，12、干燥裝置，21、 第二開關(guān)閥，22、第一精密調(diào)壓閥，23、單向進(jìn)氣閥，24、壓力表，25、止水夾，31、圍壓室，32、 滲透機(jī)構(gòu)，33、樣品室，311、第三開關(guān)閥，312、第二精密調(diào)壓閥，321、耐壓鋼桶，322、橡膠套， 323、透水石。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0034] 實(shí)施例：如圖1所示，本發(fā)明的低滲透性飽和粘土滲透測定儀，包括空壓機(jī)1、供水 瓶2、滲透裝置3和集水瓶4,上述空壓機(jī)1通過管道分別連通供水瓶2和滲透裝置3,上述 供水瓶2通過管道連通滲透裝置3 -端，上述滲透裝置3另一端通過管道連通集水瓶4。
[0035] 上述滲透裝置3包括圍壓室31和滲透機(jī)構(gòu)32,上述滲透機(jī)構(gòu)32兩端固定在圍壓 室31兩側(cè)內(nèi)壁上，上述空壓機(jī)1通過管道連通圍壓室31，上述滲透機(jī)構(gòu)32兩端分別通過管 道連通供水瓶2和集水瓶4。
[0036] 上述滲透機(jī)構(gòu)32包括兩個(gè)一端開口的耐壓鋼桶321、橡膠套322和兩個(gè)透水石 323,兩個(gè)上述耐壓鋼桶321對稱安裝在圍壓室31內(nèi)部兩端，且開口端相對設(shè)置，上述橡膠 套322套接置于兩個(gè)耐壓鋼桶321之間，且兩端通過0型圈與圍壓室31內(nèi)壁密封連接，兩 個(gè)上述透水石323對稱設(shè)置在橡膠套322的內(nèi)部兩端端口處，兩個(gè)上述透水石323與橡膠 套322之間形成一個(gè)樣品室33。
[0037] 上述空壓機(jī)1通過三通管路分別連通供水瓶2和滲透裝置3。
[0038] 上述三通管路包括主管路、第一分管路和第二分管路，上述主管路一端分別與第 一分管路和第二分管路的一端連通，另一端連通空壓機(jī)1，上述第一分管路另一端連通供水 瓶2,第二分管路另一端連通滲透裝置3。
[0039] 上述主管路上由連通空壓機(jī)1的一端到另一端依次設(shè)置有第一開關(guān)閥11和干燥 裝置12,上述第一分管路上由連通主管路的一端到連通供水瓶2的一端依次設(shè)置有第二開 關(guān)閥21、第一精密調(diào)壓閥22和單向進(jìn)氣閥23,上述第二分管路上由連通主管路的一端到連 通滲透裝置3的一端依次設(shè)置有第三開關(guān)閥311和第二精密調(diào)壓閥312。
[0040] 上述供水瓶2上設(shè)置有用于監(jiān)測供水瓶2內(nèi)部氣壓的壓力表24。
[0041] 上述供水瓶2與滲透裝置3連通的管道上設(shè)置有止水夾25。
[0042] 低滲透性飽和粘土滲透測定儀的工作原理：打開空壓機(jī)1，打開主管路的第一開 關(guān)閥11，打開第二開關(guān)閥21、第一精密調(diào)壓閥22和單向進(jìn)氣閥23,打開第三開關(guān)閥311和 第二精密調(diào)壓閥312,空壓機(jī)1壓縮空氣產(chǎn)生高壓空氣經(jīng)干燥裝置12充分干燥去除多余水 分，通過管道導(dǎo)入滲透裝置3的圍壓室31和供水瓶2內(nèi)，對圍壓室31和供水瓶2持續(xù)穩(wěn)定 供壓，同時(shí)，打開供水瓶2與滲透裝置3連通的管道上的止水夾24,供水瓶2從底部出水對 滲透裝置的樣品室33供水進(jìn)行試樣滲透，具體為，供水瓶2內(nèi)的水經(jīng)滲透裝置3 -端的透 水石323滲透進(jìn)試樣，經(jīng)試樣滲透后，經(jīng)滲透機(jī)構(gòu)32另一端的透水石323滲出，由管道導(dǎo)入 集水瓶4內(nèi)。
[0043] 一種使用低滲透性飽和粘土滲透測定儀測試