鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定儀及其測(cè)定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定儀及其測(cè)定方法，目的在于，有效避免側(cè)壁滲流的影響，不僅能測(cè)定普通巖土體和多孔混凝土滲透系數(shù)，還能測(cè)定注漿前后巖土體鉆孔取芯試件的滲透系數(shù)，測(cè)定儀所采用的技術(shù)方案為：包括自上而下依次設(shè)置的出水口緩沖區(qū)、試驗(yàn)腔體和入水口緩沖區(qū)，出水口緩沖區(qū)、試驗(yàn)腔體和入水口緩沖區(qū)間固定連接構(gòu)成密閉的腔體，出水口緩沖區(qū)的側(cè)壁上端開設(shè)有出水口，出水口緩沖區(qū)的頂部開設(shè)有抽氣孔，入水口緩沖區(qū)的側(cè)壁下端開設(shè)有入水口，試驗(yàn)時(shí)試件放置于試驗(yàn)腔體內(nèi)，試件與試驗(yàn)腔體的內(nèi)側(cè)壁間設(shè)置防滲層，試驗(yàn)腔體內(nèi)上下兩端均設(shè)置透水層，試驗(yàn)時(shí)試件位于兩端透水層之間且與透水層接觸。
【專利說明】
鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定儀及其測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定儀及其 測(cè)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，常用滲透儀，特別是試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)滲透儀是用來測(cè)定可切削介質(zhì)或松散體分 層填筑介質(zhì)的滲透系數(shù)，這些滲透儀因無法避免側(cè)壁滲流問題不適用于由鉆孔取芯機(jī)取得 試件的滲透系數(shù)。現(xiàn)有的用于測(cè)定鉆孔取芯試件的滲透儀，主要應(yīng)用于多孔混凝土試件試 驗(yàn)，試件兩端的過濾裝置孔隙較大，不適用于注漿前后巖土體滲透系數(shù)的測(cè)定，且其用于避 免側(cè)壁滲流的措施或制作較困難或效果不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種能夠有效避免側(cè)壁滲流的影響，不 僅能測(cè)定普通巖土體和多孔混凝土滲透系數(shù)，還能測(cè)定注漿前后巖土體鉆孔取芯試件的滲 透系數(shù)的鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定儀及其測(cè)定方法。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0005] -種鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定儀，包括自上而下依次設(shè)置的出水口緩沖區(qū)、試 驗(yàn)腔體和入水口緩沖區(qū)，出水口緩沖區(qū)、試驗(yàn)腔體和入水口緩沖區(qū)間固定連接構(gòu)成密閉的 腔體，出水口緩沖區(qū)的側(cè)壁上端開設(shè)有出水口，出水口緩沖區(qū)的頂部開設(shè)有抽氣孔，入水口 緩沖區(qū)的側(cè)壁下端開設(shè)有入水口，試驗(yàn)時(shí)試件放置于試驗(yàn)腔體內(nèi)，試件與試驗(yàn)腔體的內(nèi)側(cè) 壁間設(shè)置防滲層，試驗(yàn)腔體內(nèi)上下兩端均設(shè)置透水層，試驗(yàn)時(shí)試件位于兩端透水層之間且 與透水層接觸。
[0006] 所述抽氣孔連接真空栗。
[0007] 所述試驗(yàn)腔體的側(cè)壁上下兩端分別設(shè)置有水壓力表。
[0008] 所述防滲層為石蠟層。
[0009] 所述試驗(yàn)腔體側(cè)壁開設(shè)有若干個(gè)石蠟注入口。
[0010] 所述出水口緩沖區(qū)、試驗(yàn)腔體和入水口緩沖區(qū)間采用法蘭板固定連接，且出水口 緩沖區(qū)和入水口緩沖區(qū)與試驗(yàn)腔體的連接部位采用密封橡膠圈密封。
[0011] 所述出水口緩沖區(qū)和入水口緩沖區(qū)與試驗(yàn)腔體的連接部位均設(shè)置有用于支撐透 水層的臺(tái)面。
[0012] 所述透水層采用透水石。
[0013] -種鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定方法，包括以下步驟：
[0014] 1)先將下層透水層放置在試驗(yàn)腔體內(nèi)，然后將試件放置于下層透水層上，并使試 件位于試驗(yàn)腔體的正中位置，將防滲層填充在試件與試驗(yàn)腔體內(nèi)側(cè)壁間的空隙內(nèi)，封堵石 蠟注入口，將上層透水層蓋于試件的上端，最后將上層的出水口緩沖區(qū)和下層的入水口緩 沖區(qū)與試驗(yàn)腔體密封后固定連接；
[0015] 2)關(guān)閉入水口、出水口及水壓力表，打開抽氣孔對(duì)出水口緩沖區(qū)、入水口緩沖區(qū)和 試驗(yàn)腔體抽真空，抽真空后關(guān)閉抽氣孔，打開入水口，待水不能繼續(xù)進(jìn)入入水口緩沖區(qū)后， 打開出水口和水壓力表；
[0016] 3)待出水口的水流平穩(wěn)后，測(cè)量試件兩端的水壓，并測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)出水口的出 水量，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)并根據(jù)達(dá)西定律計(jì)算試件的滲透系數(shù)；
[0017] 4)重復(fù)步驟1)~3)，多次試驗(yàn)取滲透系數(shù)的平均值作為最終試件的滲透系數(shù)值。
[0018] 所述的試件采用普通巖土體試件、多孔混凝土試件或注漿前后巖土體鉆孔取芯試 件。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的測(cè)定儀通過自上而下依次設(shè)置的出水口緩沖區(qū)、試驗(yàn) 腔體和入水口緩沖區(qū)構(gòu)成密閉的腔體，提供試驗(yàn)環(huán)境，入水口的水進(jìn)入入水口緩沖區(qū)后，使 水具有一定的壓力，水透過下層透水層進(jìn)入試件中，經(jīng)過試件的滲透作用后透過上層透水 層，并流入出水口緩沖區(qū)，從出水口排出，測(cè)量試件兩端的水壓，并測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)的出水 量，結(jié)合試件的橫截面面積和測(cè)壓孔距，根據(jù)達(dá)西定律，從而得到試件的滲透系數(shù)，另外試 件與試驗(yàn)腔體側(cè)壁的空隙填充防滲層，利用防滲層密封，阻止了水從試件的側(cè)壁滲流，從而 避免了側(cè)壁滲流對(duì)滲透系數(shù)測(cè)量的影響。本發(fā)明的測(cè)定儀不僅能夠測(cè)定松散巖土體、多孔 混凝土、注漿后巖土體鉆孔取芯試件的滲透系數(shù)，還能測(cè)定普通混凝土、巖石的抗?jié)B等級(jí)， 并能有效避免側(cè)壁滲流的影響，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，試驗(yàn)誤差小。
[0020] 進(jìn)一步，采用真空栗連接抽氣孔，利用真空栗對(duì)整個(gè)測(cè)定儀進(jìn)行抽真空，在試驗(yàn)時(shí) 不僅可去除空氣對(duì)滲流的影響，還能加快試件飽和，縮短試驗(yàn)時(shí)間。
[0021] 進(jìn)一步，防滲層采用石蠟層，試驗(yàn)腔體側(cè)壁開設(shè)石蠟注入口，試驗(yàn)時(shí)將液態(tài)石蠟通 過石蠟注入口注入試件與試驗(yàn)腔體的內(nèi)側(cè)壁間隙內(nèi)，保證了石蠟均勻密實(shí)的凝固填充在間 隙內(nèi)，放置了水從試件側(cè)壁滲流，且石蠟容易去除，不影響下次試驗(yàn)。
[0022] 進(jìn)一步，透水層采用透水石，透水石能夠支撐在出水口緩沖區(qū)和入水口緩沖區(qū)與 試驗(yàn)腔體的連接部位臺(tái)面上，透水石不僅能夠支撐試件，還能夠防止水流沖擊試件，同時(shí)防 止小粒徑顆粒進(jìn)入，提高了試驗(yàn)的精準(zhǔn)性。
[0023] 本發(fā)明的測(cè)定方法中對(duì)對(duì)試件與試驗(yàn)腔體內(nèi)側(cè)壁間的空隙進(jìn)行防滲處理后，進(jìn)行 抽真空，抽真空后，入水口的水進(jìn)入入水口緩沖區(qū)后，使水具有一定的壓力，水透過下層透 水層進(jìn)入試件中，經(jīng)過試件的滲透作用后透過上層透水層，并流入出水口緩沖區(qū)，從出水口 排出，測(cè)量試件兩端的水壓，并測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)的出水量，結(jié)合試件的橫截面面積和測(cè)壓孔 距，根據(jù)達(dá)西定律，從而得到試件的滲透系數(shù)，本發(fā)明測(cè)定方法能夠測(cè)定松散巖土體、多孔 混凝土、注漿后巖土體鉆孔取芯試件的滲透系數(shù)，還能測(cè)定普通混凝土、巖石的抗?jié)B等級(jí)， 并能有效避免側(cè)壁滲流的影響，抽真空不僅可去除空氣對(duì)滲流的影響，還能加快試件飽和， 縮短試驗(yàn)時(shí)間，本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)便，試驗(yàn)誤差小。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明測(cè)定儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 其中，1入水口，2出水口，3水壓力表，4石蠟層，5試驗(yàn)腔體，6透水石，7管壁，8入水 口緩沖區(qū)，9出水口緩沖區(qū)，10固定螺絲，11法蘭板，12密封橡膠圈，13抽氣孔，14石蠟注入 □ 〇
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋說明。
[0027] 參見圖1，本發(fā)明的測(cè)定儀包括自上而下依次設(shè)置的出水口緩沖區(qū)9、試驗(yàn)腔體5和 入水口緩沖區(qū)8,出水口緩沖區(qū)9、試驗(yàn)腔體5和入水口緩沖區(qū)8間采用法蘭板11通過固定螺 絲10固定連接，且出水口緩沖區(qū)9和入水口緩沖區(qū)8與試驗(yàn)腔體5的連接部位采用密封橡膠 圈12密封構(gòu)成密閉的腔體，出水口緩沖區(qū)9和入水口緩沖區(qū)8與試驗(yàn)腔體5的連接部位均設(shè) 置有用于支撐透水層的臺(tái)面。出水口緩沖區(qū)9的側(cè)壁上端開設(shè)有出水口 2，出水口緩沖區(qū)9的 頂部開設(shè)有抽氣孔13,抽氣孔13連接真空栗，入水口緩沖區(qū)8的管壁7的側(cè)壁下端開設(shè)有入 水口 1，試驗(yàn)時(shí)試件放置于試驗(yàn)腔體5內(nèi)，試件與試驗(yàn)腔體5的內(nèi)側(cè)壁間設(shè)置防滲層，防滲層 為石蠟層4，試驗(yàn)腔體5側(cè)壁開設(shè)有若干個(gè)石蠟注入口 14，試驗(yàn)腔體5內(nèi)上下兩端均設(shè)置透水 層，透水層采用透水石6,試驗(yàn)時(shí)試件位于兩端透水層之間且與透水層接觸，試驗(yàn)腔體5的側(cè) 壁上下兩端分別設(shè)置有水壓力表3。
[0028] 本發(fā)明的測(cè)定方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0029] 1)先將下層透水層放置在試驗(yàn)腔體5內(nèi)，然后將試件放置于下層透水層上，并使試 件位于試驗(yàn)腔體5的正中位置，將防滲層填充在試件與試驗(yàn)腔體5內(nèi)側(cè)壁間的空隙內(nèi)，封堵 石蠟注入口 14,將上層透水層蓋于試件的上端，最后將上層的出水口緩沖區(qū)9和下層的入水 口緩沖區(qū)8與試驗(yàn)腔體5密封后固定連接;試件采用普通巖土體試件、多孔混凝土試件或注 漿前后巖土體鉆孔取芯試件；
[0030] 2)關(guān)閉入水口 1、出水口 2及水壓力表3，打開抽氣孔13對(duì)出水口緩沖區(qū)9、入水口緩 沖區(qū)8和試驗(yàn)腔體5抽真空，抽真空后關(guān)閉抽氣孔13,打開入水口 1，待水不能繼續(xù)進(jìn)入入水 口緩沖區(qū)8后，打開出水口 2和水壓力表3;
[0031] 3)待出水口 2的水流平穩(wěn)后，測(cè)量試件兩端的水壓，并測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)出水口 2的 出水量，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)并根據(jù)達(dá)西定律計(jì)算試件的滲透系數(shù)，計(jì)算公式為= 式中K At Ah 為滲透系數(shù)，Q為出水口 t時(shí)間內(nèi)的出水量，t為滲透時(shí)間，A為試件的橫截面面積，L為測(cè)壓孔 距，Ah為水頭差（由兩水壓表測(cè)得的水壓力值換算得到）；
[0032] 4)重復(fù)步驟1~3,多次試驗(yàn)取滲透系數(shù)的平均值作為最終試件的滲透系數(shù)值。
[0033]本發(fā)明測(cè)定儀的具體工作過程：
[0034] 1)試驗(yàn)前，使用鉆孔取芯機(jī)鉆取合適直徑的試件，切割打磨至合適尺寸；
[0035] 2)打開固定螺絲10,拆除出水口緩沖區(qū)9,取下密封橡膠圈12,先裝入下層透水石， 放入試件，試件位置保證在試驗(yàn)腔體5正中；
[0036] 3)從水壓力表3的插孔處塞入大小合適的橡膠棒，頂?shù)皆嚰砻妫?br>[0037] 4)加熱固態(tài)石蠟至其液化后，將液態(tài)石蠟從石蠟注入口 14注入試件與試驗(yàn)腔體5 之間的空隙中，待石蠟重新固化后，封堵石蠟注入口，拔出塑料棒，安裝水壓力表3于試驗(yàn)腔 體5上下兩端；
[0038] 5)裝上上層透水石、密封橡膠圈12,而后將出水口緩沖區(qū)9用高強(qiáng)螺絲固定好；
[0039] 6)關(guān)閉入水口 1、出水口 2及水壓力表3,抽氣孔13接真空栗，抽真空，抽真空后，關(guān) 閉抽氣閥門，打開入水口 1，待水不能繼續(xù)進(jìn)入后，打開出水口 2和水壓力表3;
[0040] 7)等待一段時(shí)間，待水流穩(wěn)定后，讀取水壓力表讀數(shù)，在出水口 2用量筒測(cè)量出水 量并計(jì)時(shí)，記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)；
[0041] 8)重復(fù)上述步驟，多次試驗(yàn)取平均值。
[0042] 9)打開上下高強(qiáng)螺絲，從一側(cè)向另一側(cè)頂出試件。
[0043] 本發(fā)明測(cè)定儀由試驗(yàn)腔體5、入水口 1、出水口 2、抽氣孔13、石蠟注入口 14，透水石 6、水壓力表3等組成。試驗(yàn)腔體5為放置試件的位置，試件比試驗(yàn)腔體5內(nèi)壁略小，兩者間空 隙用石蠟層4密封，以阻止水從側(cè)壁滲流，試驗(yàn)腔體5周圍的石蠟注入口 14可以保證石蠟均 勻且密實(shí)的充填在側(cè)壁中；使用真空栗從抽氣孔13抽真空，不僅可去除空氣對(duì)滲流的影響， 還能加快試件飽和，縮短試驗(yàn)時(shí)間；透水石6既能防止水流沖擊試件，也能防止小粒徑顆粒 通過;水壓力表計(jì)用于測(cè)定測(cè)點(diǎn)水壓;本發(fā)明不僅可以測(cè)定松散巖土體、多孔混凝土、注漿 后巖土體鉆孔取芯試件的滲透系數(shù)，還能測(cè)定普通混凝土、巖石的抗?jié)B等級(jí)，并能有效避免 側(cè)壁滲流的影響，操作簡(jiǎn)單，試驗(yàn)誤差小。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定儀，其特征在于，包括自上而下依次設(shè)置的出水口 緩沖區(qū)（9)、試驗(yàn)腔體(5)和入水口緩沖區(qū)（8)，出水口緩沖區(qū)（9)、試驗(yàn)腔體(5)和入水口緩 沖區(qū)（8)間固定連接構(gòu)成密閉的腔體，出水口緩沖區(qū)（9)的側(cè)壁上端開設(shè)有出水口（ 2 )，出水 口緩沖區(qū)(9)的頂部開設(shè)有抽氣孔(13 )，入水口緩沖區(qū)（8)的側(cè)壁下端開設(shè)有入水口（1 )，試 驗(yàn)時(shí)試件放置于試驗(yàn)腔體(5)內(nèi)，試件與試驗(yàn)腔體(5)的內(nèi)側(cè)壁間設(shè)置防滲層，試驗(yàn)腔體(5) 內(nèi)上下兩端均設(shè)置透水層，試驗(yàn)時(shí)試件位于兩端透水層之間且與透水層接觸。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定儀，其特征在于，所述抽氣孔 (13)連接真空栗。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定儀，其特征在于，所述試驗(yàn)腔 體(5)的側(cè)壁上下兩端分別設(shè)置有水壓力表(3)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定儀，其特征在于，所述防滲層 為石蠟層(4)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定儀，其特征在于，所述試驗(yàn)腔 體(5)側(cè)壁開設(shè)有若干個(gè)石蠟注入口（ 14)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定儀，其特征在于，所述出水口 緩沖區(qū)（9)、試驗(yàn)腔體(5)和入水口緩沖區(qū)（8)間采用法蘭板（11)固定連接，且出水口緩沖區(qū) (9)和入水口緩沖區(qū)(8)與試驗(yàn)腔體(5)的連接部位采用密封橡膠圈（12)密封。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定儀，其特征在于，所述出水口 緩沖區(qū)（9)和入水口緩沖區(qū)（8)與試驗(yàn)腔體(5)的連接部位均設(shè)置有用于支撐透水層的臺(tái) 面。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定儀，其特征在于，所述透水層 采用透水石(6)。9. 一種鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 先將下層透水層放置在試驗(yàn)腔體(5)內(nèi)，然后將試件放置于下層透水層上，并使試件 位于試驗(yàn)腔體(5)的正中位置，將防滲層填充在試件與試驗(yàn)腔體(5)內(nèi)側(cè)壁間的空隙內(nèi)，封 堵石蠟注入口（14)，將上層透水層蓋于試件的上端，最后將上層的出水口緩沖區(qū)（9)和下層 的入水口緩沖區(qū)(8)與試驗(yàn)腔體(5)密封后固定連接； 2) 關(guān)閉入水口（1)、出水口（2)及水壓力表(3)，打開抽氣孔（13)對(duì)出水口緩沖區(qū)（9)、入 水口緩沖區(qū)（8)和試驗(yàn)腔體(5)抽真空，抽真空后關(guān)閉抽氣孔（13 )，打開入水口（1 )，待水不 能繼續(xù)進(jìn)入入水口緩沖區(qū)(8)后，打開出水口（2)和水壓力表(3); 3) 待出水口（ 2)的水流平穩(wěn)后，測(cè)量試件兩端的水壓，并測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)出水口（ 2)的 出水量，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)并根據(jù)達(dá)西定律計(jì)算試件的滲透系數(shù)； 4) 重復(fù)步驟1)~3)，多次試驗(yàn)取滲透系數(shù)的平均值作為最終試件的滲透系數(shù)值。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種鉆孔取芯試件滲透系數(shù)測(cè)定方法，其特征在于，所述的 試件采用普通巖土體試件、多孔混凝土試件或注漿前后巖土體鉆孔取芯試件。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK105973782SQ201610355507
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】楊曉華, 徐禮笑, 鄭坤隆, 楊涵晞
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)安大學(xué)