[发明专利]用于测试工程材料透水性能的试验装置及方法

摘要

本发明提供一种用于测试工程材料透水性能的试验装置，包括落水管、热缩管、排水管、出水管、压力传感器以及数据采集系统；所述落水管、热缩管以及排水管沿竖直方向由上至下依次设置，所述排水管为上端设有开口且下端密封的结构；所述热缩管包括用于容纳待测试的试件的腔体，其上端内壁紧密贴合所述落水管的下端外壁，其下端内壁紧密贴合所述排水管的上端外壁；所述落水管包括用于容纳测试用水的腔体，所述压力传感器设置在所述腔体的下部，其所述压力传感器与所述数据采集系统连接；所述出水管水平设置，其一端与所述排水管连通，另一端设有阀门。本试验装置密封效果好、精确度高、结构简单。

主权项

1.一种用于测试工程材料透水性能的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、用热缩管(2)包裹住试件(8)，将试件(8)置于落水管(1)和排水管(3)中间；然后使用热风枪对热缩管(2)加热，使热缩管(2)收缩并与试件(8)的侧壁、落水管(1)下部的外壁和排水管(3)上部的外壁均紧密贴合，以确保测试时水流仅通过试件(8)断面流过整个试件(8)；S2、关闭阀门(5)，向落水管(1)加水至一定高度，待水位稳定后打开阀门(5)，在落水管(1)管壁下端安装压力传感器(6)，数据采集系统(7)持续记录试验时水管中的水压力的变化；S3、数据采集系统(7)得到水压力随时间变化的离散值，然后将其拟合成二次函数曲线，通过求导得到回归系数，进而求得渗透系数随水力梯度变化的离散值，再将其拟合成幂函数曲线，进而求得视为广义渗透系数以表征试件(8)的透水性能的幂函数的系数K，具体是：二次函数曲线为表达式1)：h＝a0+a1t+a2t2      1)；其中，a0、a1和a2均为回归系数；h为水头；t为试验时间；对表达式1)两端求导，得到微分方程如表达式2)：水头下降速率采用表达式3)表示：其中，v为水头下降的速率；Q为通过试件(8)的水量；A1、A2分别代表试验所使用的圆柱形落水管(1)和试件(8)的横截面积，r1、r2分别为对应的两者的半径；水力梯度采用表达式4)表示：其中，i为水力梯度，Δh表示流经试件(8)的水流的进水处和出水处的水头差；l为试件(8)高度；水头下降的速率和水力梯度之间的关系采用表达式5)表示：v＝K·im 5)；其中：K为广义透水系数；m为曲线的形状因子。