專利名稱：一種量測多孔介質毛細水上升高度與速率的試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明是一種土工測試裝置，屬于土木(巖土)工程技術領域。
背景技術：
多孔介質中的毛細現象在自然界普遍存在，其內部兩相流動，不論是對介質本身還是多相流系統，都有著廣泛的工程應用背景。土中毛細現象是由于土粒與水分子之間的相互吸引力以及水的表面張力而產生。毛細水上升高度試驗可以求出土內毛細水的上升高度及其上升速度，用于估測地下水位升高時，某些地區是否會變成沼澤或鹽堿化，建筑物有無被浸濕的可能性等問題，并可用來推算降低地下水位的必要深度。目前測定毛細水上升高度的方法較多，每種方法針對不同種類的多孔介質，且還沒有實現規范化操作。該申請就是要發明一種試驗裝置，以適用于多種多孔介質毛細水上升高度與速率的測量。
發明內容
本發明目的是提供一種適用于多孔介質的毛細水上升高度測量裝置，解決砂土或粉土中毛細水上升高度與速率的量測問題。本發明的技術解決方案，其特征是一種量測多孔介質毛細水上升高度與速率的試驗裝置包括水箱1，下水管2，下水管開關3，三通接頭4，三通開關5，測壓管6，溢水管7，溢水管開關8，毛細管9，下透水石10，粗砂11，上透水石12，排氣管開關13，排氣管14，取土孔塞15，試樣16，試樣筒17，塑料管18，補水管19，補水管開關20。水箱I通過下水管2與測壓管6連接，測壓管6通過塑料管18與毛細管9連接，下水管2通過補水管19與測壓管
6連接，補水管19通過補水管開關20控制，下水管2安裝有下水管開關3，三通接頭4安裝有三通開關5，測壓管6連接有溢水管7，溢水管7通過溢水管開關8控制，下透水石10上面鋪有粗砂11，粗砂11上面安裝有上透水石12，上透水石12表面鋪有濾紙，濾紙上面裝有試樣16，試樣筒17連接排氣管14，排氣管14通過排氣管開關13控制，試樣筒17安裝有多個取土孔塞15,試樣筒17厚度大于0. 5cm,內徑大于3-4cm,測壓管6外壁帶有刻度值,最小刻度為1_，刻度0點位于刻度值頂部，并與上透水石12頂面齊平。本發明優點儀器制造簡單，測量精度高，使用方便，滿足樣品毛細水上升高度控制要求，可以直接測定各種多孔介質包括砂、砂土、粉土的毛細水上升高度與速率等參數。本發明適用范圍；可用于土木工程中遇到的各種多孔介質毛細水上升高度與速率等參數的室內或現場測試。
圖I是一種量測多孔介質毛細水上升高度與速率的試驗裝置的結構示意圖。其中有水箱1，下水管2，下水管開關3，三通接頭4，三通開關5，測壓管6，溢水管7，溢水管開關8，毛細管9，下透水石10，粗砂11，上透水石12，排氣管開關13，排氣管14，取土孔塞15，試樣16，試樣筒17，塑料管18，補水管19，補水管開關20。
具體實施例方式實施例利用該裝置量測多孔介質毛細水上升高度的試驗方法如下(I)砂土毛細水上升高度的試驗方法①將下透水石10放入試樣管17內，在下透水石10上面鋪Icm厚粗砂11，粗砂11上面安裝上透水石12，上透水石12上面鋪一層濾紙；②取I. 5kg風干砂土，分散撒入試樣管17中，用搗棒輕輕搗實，達到所需的干密度，此時測壓管6上部0點刻度值應于試樣16下表面齊平；
③關閉下水管開關3、三通開關5和補水管開關20，打開溢水管開關8和排氣管開關13,將水箱I中注丨兩水；④打開下水管開關3，使水緩慢流入測壓管6和毛細管9中，待水浸濕上透水石12排氣后，關閉排氣管開關13 ；⑤待水開始浸濕試樣16底部，且溢水管7開始有水溢出后，關閉下水管開關3，并開始計時，經過5、10、20、30、60min各記錄一次毛細水上升高度，以后根據毛細水上升程度與砂土顏色的深淺，每隔數小時記錄一次，獲得毛細水上升高度，繪制毛細水上升高度與時間曲線，獲得毛細水上升速率；⑥試驗進行中，當溢水管7無水滴下時，反復緩慢間斷開啟補水管開關20，向測壓管6注水，至溢水管7有水滴下時，關閉補水管開關20 ；⑦試驗結束后，從上到下打開試樣筒17的取土孔塞15，用小勺舀出適量試樣16，進行含水率測試，繪制試樣16含水率與毛細水上升高度曲線。(2)粉土毛細水上升高度的試驗方法①將下透水石10放入試樣管17內，在下透水石10上面鋪Icm厚粗砂11，粗砂11上面安裝上透水石12，上透水石12上面鋪一層濾紙；②取風干粉土 I. 5kg，分散撒入試樣管17中，用搗棒輕輕搗實，達到所需的干密度后，，試樣16周邊與試樣筒17接觸部位用石蠟密封，此時測壓管頂部0點刻度值應于試樣16下表面齊平；③當采用原狀粉土樣品時，先量測樣品含水率與密度，然后將粉土樣品直徑削成試樣筒17內徑大小，樣品高度為直徑的兩倍，將樣品緩慢放入試樣筒17后，試樣16周邊與試樣筒17接觸部位用石蠟密封，此時測壓管頂部0點刻度值應于試樣16下表面齊平；④依次關閉下水管開關3、三通開關5、補水管開關20和溢水管開關8，打開排氣管開關13，將水箱I中注滿水；⑤打開下水管開關3，使水緩慢流入測壓管6和毛細管9中，待水浸濕上透水石12排氣后，關閉排氣管開關13 ；⑥徐徐間斷開或關下水管開關3，使水緩緩地由下而上的飽和試樣16，至試樣16表面見水時，關閉下水管開關3 ；⑦徐徐開三通開關5，使測壓管6水面緩慢逐漸下降，至管內水面停止下降或開始升高時,記下此時測壓管6中水面刻度值讀數，即為此次試驗試樣16的毛細水上升高度；
⑧重復⑤-⑦，取2次測定結果的算術平均值，即為該試樣16的毛細水上升高度；⑨試驗結束后，從上到下打開試樣筒17的取土孔塞15，用小勺舀出適量試樣16， 進行含水率測試，繪制試樣16含水率與毛細水上升高度曲線。
權利要求
1.一種量測多孔介質毛細水上升高度與速率的試驗裝置，其特征是該裝置包括水箱(I)，下水管(2)，下水管開關(3)，三通接頭(4)，三通開關(5)，測壓管￠)，溢水管(7)，溢水管開關⑶，毛細管(9)，下透水石(10)，粗砂(11)，上透水石(12)，排氣管開關(13)，排氣管(14)，取土孔塞(15)，試樣(16)，試樣筒(17)，塑料管(18)，補水管(19)，補水管開關(20)，水箱(I)通過下水管(2)與測壓管(6)連接，測壓管(6)通過塑料管(18)與毛細管(9)連接，下水管⑵通過補水管(19)與測壓管(6)連接，補水管(19)通過補水管開關(20)控制，下水管(2)安裝有下水管開關(3)，三通接頭(4)安裝有三通開關(5)，測壓管(6)連接有溢水管(7)，溢水管(7)通過溢水管開關(8)控制，下透水石(10)上面鋪有粗砂(II)，粗砂(11)上面安裝有上透水石(12)，上透水石(12)表面鋪有濾紙，濾紙上面裝有試樣(16)，試樣筒(17)連接排氣管(14)，排氣管(14)通過排氣管開關(13)控制，試樣筒(17)安裝有多個取土孔塞(15),試樣筒(17)厚度大于0. 5cm,內徑大于3-4cm,測壓管(6)外壁帶有刻度值，最小刻度為1_，刻度0點位于刻度值頂部，并與上透水石(12)頂面齊平。
全文摘要
一種量測多孔介質毛細水上升高度與速率的試驗裝置，其特征是該裝置包括水箱(1)，下水管(2)，下水管開關(3)，三通接頭(4)，三通開關(5)，測壓管(6)，溢水管(7)，溢水管開關(8)，毛細管(9)，下透水石(10)，粗砂(11)，上透水石(12)，排氣管開關(13)，排氣管(14)，取土孔塞(15)，試樣(16)，試樣筒(17)，塑料管(18)，補水管(19)，補水管開關(20)。該測量方法所用儀器制造簡單，測量精度高，使用方便，滿足樣品毛細水上升高度控制要求，可以直接測定各種多孔介質包括砂、砂土、粉土的毛細水上升高度與速率等參數，可用于土木工程中遇到的各種多孔介質毛細水上升高度與速率等參數的室內或現場測試。
文檔編號G01N15/08GK102680377SQ20121018300
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月6日 優先權日2012年6月6日
發明者李志清 申請人:中國科學院地質與地球物理研究所