專利名稱：一種土壤毛細水上升高度測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種土壤毛細水上升高度測量裝置，屬于巖土工程測試技術領域。
背景技術：
在高速公路、機場、大壩等工程的地基設計中，如何防水保濕、保持土體水分 的相對穩定是非常關鍵的問題。而造成地基土干濕狀態的變化，其中一個因素就是地下 水對地基土產生的毛細水滲透，例如公路工程的路基就容易受毛細水滲透，由于毛細水 的上升，路基土的干濕狀態發生變化，導致路基的強度降低或失穩，進而影響路面結構 的強度和穩定性，因此，設計過程中就要盡量防止地下水浸入地基，路基土的水分遷移 控制是低路基設計中的一個關鍵技術問題。 目前，我國對毛細水的應用研究，大多集中在農田水利部門，且研究區域多局 限于土壤鹽漬化地區和季節凍融區，其一般采用較為簡單的豎管法進行毛細水上升高度 的測量，即用小孔徑圓形管埋填土體試樣后進行測試，該裝置較為簡陋，所測定的毛細 水上升高度不夠準確。
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種土壤毛細水上升高度測量裝置，通過在 壓填有土體試樣的盛土筒的下部供給水位恒定的水源，以對盛土筒內的土體試樣進行毛
細水滲透，以獲取較為準確的土體試樣毛細水上升高度，為高速公路、機場、大壩等工 程的地基設計提供基礎數據，可以盡量防止地下水浸入地基，保持地基土含水量相對穩 定。
為實現以上的技術目的，本發明采取以下的技術方案 —種土壤毛細水上升高度測量裝置，包括用于埋填土體試樣的盛土筒、供給土 體試樣毛細水滲透的盛水底座、以及水位恒定的供水裝置，盛土筒兩端敞口設置，其包 括一節以上的盛土筒節，相鄰的兩盛土筒節之間通過法蘭盤連接，所述盛土筒上端安裝 有密封蓋，而盛土筒下端則通過法蘭盤安裝在底座上，所述盛水底座內設置有與盛土筒 下端配合使用的用于支承土體試樣的透水支承部件，盛土筒壁面上軸向間隔地開設有多 個通孔，供水裝置出水端通過導水管與底座進水管連接。 所述供水裝置包括供水箱以及底盤，供水箱與底盤之間連接有彈性支承裝置， 且供水箱與盛水底座連接。 土體試樣內埋設有一個以上的土壤水分速測儀，該土壤水分速測儀的探針導線 從通孔中引出。 盛水底座上設置有水位觀測管。 所述透水支撐部件為透水石，該透水石直徑小于盛土筒內徑。
所述土體試樣與透水石之間設置有過濾層。
盛土筒內壁面上設置有潤滑層。
所述盛土筒內徑為22 25cm，壁厚為8 10mm，通孔的直徑為2cm，而相鄰
兩通孔的間距是5 10cm。 每節盛土筒節的長度是45 70cm。 所述彈性支承裝置為采用矩陣形式分布的壓簧組成，所述壓簧的兩端分別與供 水箱和底盤連接。 根據以上的技術方案，可以實現以下的有益效果 1.本發明通過在盛土筒的下部供給水位恒定的水源，以對盛土筒內的土體試樣 進行毛細水滲透，從而可以較為準確地測定出不同的土體試樣對應的毛細水上升高度， 為高速公路、機場、大壩等工程的地基設計提供基礎數據，可以盡量防止地下水浸入地 基，保持地基土相對穩定的干濕狀態； 2.盛水底座由金屬鑄制，高度在5cm左右，透水石直徑比盛土筒內徑小5mm， 能支撐上部盛土筒內土體試樣的壓力； 3.供水箱側壁的一側開同底座直徑相同的小孔，外接導水管，可將供水箱內水 導入盛土筒底部，底座下部安裝有壓簧，試驗時隨著供水箱內水的減少供水箱會上升， 、-保證盛土筒內水位的基本恒定；另一側連接有一用于觀測試筒內水位的玻璃制水位觀
圖1是本發明的毛細水上升裝置的結構示意圖；
圖2是本發明的供水裝置結構示意圖； 其中，盛土筒節1通孔11 土壤水分速測儀12 土體試樣13法蘭盤2密封蓋3螺 栓4盛水底座5進水管51水位觀測管52透水石53底盤61彈性支承裝置62供水箱63。
具體實施例方式
以下將結合附圖詳細地說明本發明的技術方案。 如圖1和圖2所示，本發明所述的土壤毛細水上升高度測量裝置，包括用于埋填 土體試樣13的盛土筒、供給土體試樣13毛細水滲透的盛水底座5、以及水位恒定的供水 裝置，盛土筒兩端敞口設置，其包括一節以上的盛土筒節l，相鄰的兩盛土筒節l之間通 過法蘭盤2連接，則可以根據需要來設定不同高度的盛土筒，所述盛土筒上端安裝有密 封蓋3，以防止毛細水滲透過程中水蒸發，造成土體試樣13滲透參數測定不準確，而盛 土筒下端則通過法蘭盤2安裝在盛水底座5上，所述盛水底座5內設置有與盛土筒下端配 合使用的用于支承土體試樣13的透水支承部件，該透水支撐部件為透水石53，該透水石 53直徑小于盛土筒內徑，則盛水底座5內的水可以透過透水石53，從而對土體試樣13產 生毛細滲透，且盛水底座5上設置有水位觀測管52，以對不同的土體試樣13設定不同水 位的供水，盛土筒壁面上軸向間隔地開設有多個通孔ll， 土體試樣13內埋設有一個以上 的土壤水分速測儀12，該土壤水分速測儀12的探針導線從通孔11中引出，該通孔ll還 可以用于從盛土筒內取土進行測試，供水裝置出水端通過導水管與底座進水管連接，該 供水裝置包括供水箱63以及底盤61，供水箱63與底盤61之間連接有彈性支承裝置62， 所述彈性支承裝置62為采用矩陣形式分布的壓簧組成，則壓簧的兩端分別與供水箱63和
4底盤61連接。 所述土體試樣13與透水石53之間設置有過濾層，本發明所述的過濾層為濾紙制 成。 盛土筒內壁面上設置有潤滑層，則一方面可方便脫模，另一方面還可以有效地 防止在筒壁發生集中滲流影響測試結果的準確。 盛土筒為無色玻璃筒，可便于對毛細水上升引起的土壤顏色變化進行觀察；盛 土筒直徑控制在22 25cm左右，既可保證在盛土筒內壓填土體試樣13操作方便，又可 忽略盛土筒內土體試樣13發生毛細水滲透時的邊界效應，同時還可以忽略從通孔11內取 土以進行土體試樣13含水量測試后造成的毛細水上升的相對誤差；壁厚在8 10mm， 可保證盛土筒的強度，防止在試驗過程中發生破壞；盛土筒分成多截，每截控制在45 70cm之間，中間以法蘭盤2固定連接，既可保證盛土筒最大程度的連續性，同時便于試 驗結束后清除筒內土體；盛土筒每隔5 10cm左右間距在筒壁開直徑約2cm左右通孔 11，每個通孔ll配備橡膠塞，進行試驗時可根據需要需要設置孔距，2cm的孔徑既可方 便掏土測量土體含水量，也可便于使用TDR測試儀器時測針的導線引出。
使用時，將盛水底座5和一節盛土筒節1用法蘭盤2和螺絲對接連接好固定，將 透水石53放入盛水底座5內，上面放一層濾紙以形成過濾層，防止透水石53和土體試 樣13直接接觸，盛土筒節1的筒壁用黃油涂抹以形成潤滑層，則一方面可方便脫模，另 一方面還防止在筒壁發生集中滲流影響測試結果的準確；接著，按照設計好的壓實度將 備好的土體試樣13倒入，用搗錘均勻、逐層地壓實，且各層之間要鑿毛，并在預定的高 度埋入土壤水分速測儀12TDR的探針，導線從通孔ll伸出， 一節盛土筒節l快填滿時， 再通過法蘭盤2在其上連接另外一節盛土筒節1，按照這種方法逐節安裝土體試樣13和 埋設土壤水分速測儀TDR探針到設計的測試高度，并在頂部鋪設塑料薄膜后加裝密封蓋 3;然后將供水裝置導水管連接到盛水底座5進水管上，根據要求設置水位高度，可以通 過水位觀測管52進行調節，隨著土體試樣13發生毛細水滲透，供水箱63將隨著壓簧的 回復而上升，則可保持水位恒定，另外毛細水的上升可透過盛土筒觀測土壤顏色變化來 判斷；最后根據研究需要設定不同時間和不同高度的土體試樣13含水量測定，另外，如 果通過從通孔11中取土以進行土體試樣13含水量測定，應用小掏土到深入取土，勿旋轉 形成大孔洞，以免結果的誤差變大。
權利要求
一種土壤毛細水上升高度測量裝置，其特征在于，包括用于埋填土體試樣的盛土筒、供給土體試樣毛細水滲透的盛水底座、以及水位恒定的供水裝置，盛土筒兩端敞口設置，其包括一節以上的盛土筒節，相鄰的兩盛土筒節之間通過法蘭盤連接，所述盛土筒上端安裝有密封蓋，而盛土筒下端則通過法蘭盤安裝在底座上，所述盛水底座內設置有與盛土筒下端配合使用的用于支承土體試樣的透水支承部件，盛土筒壁面上軸向間隔地開設有多個通孔，供水裝置出水端通過導水管與底座進水管連接。
2. 根據權利要求1所述的土壤毛細水上升高度測量裝置，其特征在于，所述供水裝置 包括供水箱以及底盤，供水箱與底盤之間連接有彈性支承裝置，且供水箱與盛水底座連 接。
3. 根據權利要求1或2所述的土壤毛細水上升高度測量裝置，其特征在于，土體試樣 內埋設有一個以上的土壤水分速測儀，該壤水分速側儀的探針導線從通孔中引出。
4. 根據權利要求1或2所述的土壤毛細水上升高度測量裝置，其特征在于，盛水底座 上設置有水位觀測管。
5. 根據權利要求1或2所述的土壤毛細水上升高度測量裝置，其特征在于，所述透水 支撐部件為透水石，該透水石直徑小于盛土筒內徑。
6. 根據權利要求5所述的土壤毛細水上升高度測量裝置，其特征在于，所述土體試樣 與透水石之間設置有過濾層。
7. 根據權利要求1或2所述的土壤毛細水上升高度測量裝置，其特征在于，盛土筒內 壁面上設置有潤滑層。
8. 根據權利要求1或2所述的土壤毛細水上升高度測量裝置，其特征在于，所述盛 土筒內徑為22 25cm，壁厚為8 10mm，通孔的直徑為2cm，而相鄰兩通孔的間距是 5 10cm。
9. 根據權利要求1或2所述的土壤毛細水上升高度測量裝置，其特征在于，每節盛土 筒節的長度是45 70cm。
10. 根據權利要求1或2所述的土壤毛細水上升高度測量裝置，其特征在于，所述 彈性支承裝置為采用矩陣形式分布的壓簧組成，所述壓簧的兩端分別與供水箱和底盤連 接。
全文摘要
本發明涉及一種土壤毛細水上升高度測量裝置，其通過在壓填有土體試樣的盛土筒的下部供給水位恒定的水源，以對盛土筒內的土體試樣進行毛細水滲透，從而可以較為準確地測定出不同的土體試樣對應的毛細水上升的速度、高度和含水量，為高速公路、機場、大壩等工程的地基設計提供基礎數據，可以有效地防止地下水浸入地基，保持地基土相對穩定的干濕狀態。
文檔編號G01N15/08GK101692035SQ20091014518
公開日2010年4月7日 申請日期2009年10月13日 優先權日2009年10月13日
發明者劉松玉, 朱志鐸, 郝建新 申請人:東南大學