[实用新型]适于特殊粗粒土的土水特征曲线测试仪

说明书

技术领域：

本实用新型属于土木工程技术领域，涉及一种非饱和土的土水特征曲线相关的土工试验仪器，尤其是涉及一种适用于砂类、砾类、碎石类等粒径偏小特殊粗粒土的土水特征曲线测试仪，用于岩土工程领域的非饱和土力学土水特征曲线测试研究。 

背景技术：

非饱和土土水特征曲线是用来描述土体的含水量与基质吸力之间的关系。土水特性的研究对于分析有关非饱和土问题至关重要，如地表浅层污染物迁移速率与范围预测及其处理问题、降雨诱发的边坡失稳、泥石流等地质灾害问题、支挡结构侧向土压力的计算与稳定性分析等问题中所涉及到的非饱和土渗流、变形与强度问题，均需要获得非饱和土的土水特征曲线，才能对这些重要问题进行合理有效的分析。因此。非饱和土土水特征曲线的确定在实际工程应用中具有重要研究意义。

目前，室内测试土水特征曲线的方法主要有体积压力板仪、Temple仪法，滤纸法等。但上述测试方法在不同条件测试出土体的水土特征曲线差别较大，外界条件对测试的结果影响较大，测试结果不稳定且不精确，且测试过程耗时较长，效率低，工作量大。

实用新型内容：

本实用新型的目的是为了提供一种操作方便，工作量小，测试效率高，能有效解决现有仪器测试难度大、测试结果不稳定不精确的问题的适于砂类、砾类、碎石类等粒径偏小特殊粗粒土的土水特征曲线测试仪。

本实用新型的目的是这样来实现的：

本实用新型适于特殊粗粒土的土水特征曲线测试仪，包括基座、底部设有透水石的有机玻璃圆筒，有机玻璃圆筒底部有排水口，排水口通过排水管与盛水装置相连，有机玻璃圆筒顶部装有带进水口的顶盖，有机玻璃圆筒通过与顶盖上的进水口相通的第一导水管与第一蓄水容器相连通，在位于有机玻璃圆筒内的土样顶部有使顶部水能够均匀入渗的透水板，在有机玻璃圆筒侧壁与顶部透水板持平的高度有开口，开口通过第二导水管与第二蓄水容器相连接，有机玻璃圆筒内装有实时对被测土样内部水分进行检测的水分传感器和实时对被测土样内部孔隙水压力进行检测的孔隙水压力传感器。

上述的水分传感器和孔隙水压力传感器分别与能够对检测信号进行分析处理并相应得出被测试土样内部体积含水量和孔隙水压力的数据采集系统相连接。

上述的排水管上有第三控制阀门。

上述的第一导水管上有调节流量的第一控制阀门。

上述的第二导水管上有第二控制阀门。

上述的有机玻璃圆筒接入含水量传感器和孔隙水压力传感器的开孔处分别有环形密封，防止有机玻璃圆筒侧壁漏水。

本实用新型在具体测量时步骤如下：

1. 首先对被测土样按照《土工试验规程》、《土工实验方法标准》测得其饱和渗透系数。

2. 将透水石安装在有机玻璃圆筒底部，再将被测特殊粗粒土土样分层装入有机玻璃圆筒内，使土样达到预设高度，随后在被测土样中插入水分传感器和孔隙水压力传感器，同时将水分传感器、孔隙水压力传感器和数据采集系统相连接。最后在试样顶部安装上透水板以及顶盖。

3. 打开第二、第三控制阀门，根据实验前所测得的土样的饱和渗透系数，调节第一控制阀门，控制进水流量。由于水分传感器、孔隙水压力传感器和数据采集系统能够定时对被测土样内部任一点的体积含水率和孔隙水压力的变化进行测试，最终可以根据测得的数据得到体积含水率θ_ωi 和孔隙水压力u_wi。

4. 计算对应的基质吸力：u_a -u_wi ，其中u_a 为测试所在地条件下的大气压，得到最终结果，最后以基质吸力为横坐标，体积含水率为纵坐标，绘出被测土样的土水特征曲线。

本实用新型适于特殊粗粒土的土水特征曲线测试仪，有以下优点：

1. 结构简单合理，制作方便，操作简单。

2. 通过水分传感器和孔隙水压力传感器对被测特殊粗粒土中的体积含水率和孔隙水压力进行实时检测，同时将检测信号传送至采集系统，得到实时的体积含水率和孔隙水压力数据，提高测试的稳定性和精度，同时减小人工记录工作量。

3. 在土样顶部设置透水板，能够使顶部水均匀下渗，提高试验的准确。

4. 在测试过程中，可根据实验前事先测试得到的特殊粗粒土土样饱和渗透系数来调节第一控制阀门，控制进水的流量，使得入渗边界为流量边界，当土样顶部有积水时，多余的积水能通过顶部侧壁的开口排出，从而实现边界与水头边界的转换。