[实用新型]一种变水头土壤渗透系数测定装置

说明书

本实用新型提供一种变水头土壤渗透系数测定装置，包括试验支架、密封盖、试验筒、孔网、水槽和变水头管，试验筒内放置待测土体，试验筒放置在试验支架上，密封盖、试验筒、孔网和水槽自上而下依次连接，试验筒包括螺纹连接的试验筒上部和试验筒下部，试验筒上部和试验筒下部的上下端均敞口，试验筒上部的筒壁上开设若干等间距排列的溢水孔，变水头管竖直连接在溢水孔处，孔网的上端敞口，孔网的下端封闭且开设有若干小孔，孔网内放置透水石，水槽的上端敞口，水槽的下端封闭，注入变水头管内的水从溢水孔流入试验筒，然后流过待测土体产生渗透，再流入水槽内通过水槽流出，根据变水头管内的水量变化计算待测土体的渗透系数。

技术领域

本实用新型涉及土工试验技术领域，尤其涉及一种变水头土壤渗透系数测定装置。

背景技术

渗透系数是表征土渗透性强弱的定量指标，也是进行渗流计算时必须用到的一个基本参数，在土壤改良处理、各类地下工程施工等方面有重要作用。目前土壤渗透仪分为常水头和变水头两种，常水头试验适用于测定透水性较大的砂性土的渗透系数，变水头试验适用于测定透水性较小的粘性土的渗透系数。无论是常水头法还是变水头法都是在实验室内测定的，在用环刀筒样运输过程中，会对土的含水量、质量和结构产生一定影响，从而导致较大的误差。传统的现场井孔抽水或孔井注水的试验方法虽然测出的渗透系数数值本身较为可靠，但是却对表层土体产生了破坏，无法准确测量含有表层土的土壤渗透系数，而且成本较高、时间较长。因而，如果有能够在减小土体扰动的条件下，在原位点处用渗透筒体测量出土体渗透系数的试验装置，将在增大土体渗透系数的准确率的同时减少运输成本和扰动误差。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种结构简单、能够有效减小扰动误差的变水头土壤渗透系数测定装置。

本实用新型提供一种变水头土壤渗透系数测定装置，包括试验支架、密封盖、试验筒、孔网、水槽和变水头管，所述试验筒内放置待测土体，所述试验筒放置在试验支架上，所述密封盖、试验筒、孔网和水槽自上而下依次连接，所述试验筒包括螺纹连接的试验筒上部和试验筒下部，所述试验筒上部和试验筒下部的上下端均敞口，所述试验筒上部的筒壁上开设若干等间距排列的溢水孔，所述变水头管竖直连接在溢水孔处，所述孔网的上端敞口，所述孔网的下端封闭且开设有若干小孔，所述孔网内放置透水石，所述水槽的上端敞口，所述水槽的下端封闭，注入变水头管内的水从溢水孔流入试验筒，然后流过待测土体产生渗透，再流入水槽内通过水槽流出，根据变水头管内的水量变化计算待测土体的渗透系数。

进一步地，所述变水头土壤渗透系数测定装置还包括旋拧杆盖，所述旋拧杆盖包括盖体和旋拧杆，所述盖体的下端与试验筒上部的上端螺纹配合，所述盖体上设有十字形孔柱，所述十字形孔柱上设有竖直孔，所述旋拧杆包括旋拧杆直杆和旋拧杆底盘，所述旋拧杆直杆穿过竖直孔且与竖直孔螺纹配合，所述旋拧杆直杆的底端为球状曲面，靠近旋拧杆直杆的底端处设有与旋拧杆直杆固定连接的第一圆环，所述旋拧杆底盘的上方连接第二圆环，所述旋拧杆直杆的底端穿过第二圆环，所述第二圆环的内径大于旋拧杆直杆的直径且小于第一圆环的外径。

进一步地，所述待测土体的渗透系数的计算公式为：

k_T＝2.3a(L₂-L₁)/(A(t₂-t₁))*log(H₁/H₂)

式中，k_T为待测土体的渗透系数；a为变水头管的内断面积；A为试验筒的内断面积；L₁为旋拧杆底盘与试验筒下部的下端口平齐时，旋拧杆直杆位于试验筒外的长度；L₂为旋拧杆底盘与土体上部正好接触时，旋拧杆直杆位于试验筒外的长度；t₁为试验初始时刻；t₂为试验结束时刻；H₁为试验开始时变水头管内的水的刻度；H₂为试验结束时变水头管内的水的刻度。