[发明专利]一种砂、土二维非饱和渗流实验装置及方法

摘要

一种砂、土二维非饱和渗流实验装置及方法，装置包括实验箱体和水位调节容器，实验箱体分为储水腔室和储料腔室，二者通过隔档立板分隔，水位调节容器与储水腔室之间通过虹吸管相导通；隔档立板上开设有水平渗水孔，储料腔室底板上开设有竖直漏水孔，储料腔室侧板上开设有水平漏水孔；储水、储料腔室正向面板采用透明面板，其表面具有方格网络标线。方法为：向储料腔室装填实验砂土料，设定储水腔室水位，观察渗流区的润锋变化过程并拍照记录；观察竖直、水平漏水孔出水情况；当润锋不再变化且进入渗流稳定状态，开始测量非饱和水含水率的空间分布，在方格网络标线交汇点处取样，计算质量、体积含水率，绘制竖直、水平方向体积含水率分布规律图。

主权项

1.一种砂、土二维非饱和渗流实验方法，采用了砂、土二维非饱和渗流实验装置，该装置包括实验箱体和水位调节容器，所述实验箱体分为左右两个腔室，实验箱体的一侧腔室设为储水腔室，储水腔室用于存储清水，实验箱体的另一侧腔室设为储料腔室，储料腔室用于存储实验砂土料，储水腔室与储料腔室通过隔档立板进行分隔；所述水位调节容器位于实验箱体的侧部，在水位调节容器内装有清水，水位调节容器与储水腔室之间通过虹吸管相导通；在所述储水腔室与储料腔室的隔档立板上开设有水平渗水孔，在储料腔室的底板上开设有竖直漏水孔，在储料腔室的侧板上开设有水平漏水孔；所述储水腔室和储料腔室的正向面板均采用透明面板；所述透明面板的表面具有方格网络标线；在所述隔档立板、储料腔室底板及储料腔室侧板的表面均设置有透水阻料覆层；在所述水位调节容器下方设置有升降底座；所述水平渗水孔的数量若干，若干水平渗水孔沿隔档立板的高度方向均布设置；在所述竖直漏水孔及水平漏水孔上均连接有导水管，在导水管的出水口设置有接水的量杯；所述竖直漏水孔的数量若干，若干竖直漏水孔沿储料腔室底板的长度方向均布设置；所述水平漏水孔的数量若干，若干水平漏水孔沿储料腔室侧板的高度方向均布设置；其特征在于：实验方法包括如下步骤：步骤一：将实验砂土料装填入储料腔室内；步骤二：首先向水位调节容器内注入清水，再向储水腔室中注入少量清水，然后通过虹吸管将水位调节容器与储水腔室中的清水进行导通，最后对水位调节容器中的水位进行设定，进而实现对储水腔室中水位的设定；步骤三：储水腔室中的清水通过水平渗水孔渗入储料腔室的实验砂土料中，实验砂土料逐渐出现渗流区，开始观察渗流区的润锋变化过程；步骤四：在观察润锋的变化过程中，需要对润锋的变化过程进行拍照记录，并根据润锋的变化速度设定拍照记录的时间间隔；步骤五：观察各个竖直漏水孔及水平漏水孔中的出水情况；步骤六：当润锋在较长时间内不再发生变化时，说明渗流进入稳定状态，开始测量非饱和水含水率的空间分布；步骤七：以方格网络标线为参照，在方格网络标线的交汇点处进行取样，并对取样的样品依次进行编号；步骤八：先将样品进行称重，记录下含水样品的质量，然后对含水样品进行烘干，再对烘干后的样品进行称重，并记录下样品烘干后的质量，将前后两次称得的样品质量求差值，得到样品中水的质量；步骤九：按照公式计算出质量含水率，式中，m_w为样品中水的质量，m_d为样品烘干后的质量；步骤十：按照公式计算出体积含水率，式中，θ_v为体积含水率，θ_g为质量含水率，ρ_d为样品干密度，ρ_w为水密度；步骤十一：根据计算得到的体积含水率结果，绘制出竖直方向体积含水率分布规律图及水平方向体积含水率分布规律图。