[发明专利]超软土非达西渗流的测试装置及方法

权利要求书

1.超软土非达西渗流的测试装置，其特征在于：包括供水箱、压力罐、压缩机、管道机构、检测单元和智能监测系统，所述压缩机与压力罐的入口连接，所述供水箱通过三通开关与压力罐连接；

所述检测单元包括渗透器、集水器和电子秤，所述渗透器的入口通过管道机构与三通开关连接，所述渗透器的出口与集水器连接，所述集水器置于电子秤上，所述智能监测系统用于监测测试过程中电子秤的数值变化，且所述智能监测系统与管道机构连接。

2.根据权利要求1所述的超软土非达西渗流的测试装置，其特征在于：所述管道机构包括主管道和多条支管道，所述支管道的数量与检测单元的数量相等，所述主管道的一端通过分水器与支管道连接，所述主管道的另一端同时与供水箱和压力罐连接，且在主管道沿水流动方向依次设有流量计量器和第一自动排气阀，在支管道沿水流动方向依次设有自动调压阀和第二自动排气阀，所述自动排气阀和自动调压阀均与智能监测系统连接。

3.根据权利要求2所述的超软土非达西渗流的测试装置，其特征在于：所述支管道设有数显温度计，此数显温度计位于自动调压阀和第二自动排气阀之间。

4.根据权利要求2所述的超软土非达西渗流的测试装置，其特征在于：所述支管道设有精密电子水压表。

5.根据权利要求1所述的超软土非达西渗流的测试装置，其特征在于：所述集水器包括锥形瓶和橡胶塞，所述橡胶塞密封锥形瓶的开口，所述渗透器的出口通过连接管与锥形瓶的内腔连接。

6.根据权利要求1所述的超软土非达西渗流的测试装置，其特征在于：所述智能监测系统包括用于监测电子秤示数变化的智能监测器和用于控制管道机构通闭及水压大小的控制器。

7.超软土非达西渗流的测试方法，其特征在于，采用权利要求1～6任意一项所述的超软土非达西渗流的测试装置，包括以下步骤：

S1、制样并将制好的样品放置于渗透器内，再对渗透器进行真空处理；

S2、将渗透器的入口和出口分别连接于管道机构和集水器，打开排第一自动排气阀、第二自动排气阀和自动调压阀以排尽管道内的气体，再关闭第一自动排气阀、第二自动排气阀和自动调压阀；

S3、打开第一自动排气阀、第二自动排气阀和自动调压阀，以提升水压，当集水器中有第一滴水滴落，智能监测系统监测到电子秤的示数发生变化，以确定初始水头梯度I₀；

S4、通过自动调压阀设定水压p_i，其中i为自然数，并分别在水压p_i下测定对应时段T_i内流入集水器中的水量Q_i，则有：

和I_i＝p_i/h，

其中，v_i为渗流速度，ρ_i为水的重力密度，A为样品的截面积，h为样品在渗透器内的高度；

S5、其中S4获得的数据，并根据公式：

确定样品的土体渗透系数。

8.根据权利要求7所述的超软土非达西渗流的测试装置，其特征在于：步骤S3中初始水头梯度I₀的确定过程如下：

当集水器中有第一滴水滴落，智能监测系统监测到电子秤的示数发生变化，智能监测系统控制自动调压阀，令水压不变，并记录水压值为p₀；

若120min内，智能监测系统监测到电子秤的示数再次发生变化时，即第二滴水滴落时，令I₀＝p₀/h，其中h为样品在渗透器内的高度；

若120min内，120分钟内电秤示数没有发生变化时，则控制自动调压阀调节水压。

9.根据权利要求8所述的超软土非达西渗流的测试装置，其特征在于：若120min内，120分钟内电秤示数没有发生变化时，自动调压阀控制支管道水压以0.5kPa/min匀速增加。