一種測量現場不同深度地層處滲透系數的方法及其裝置的制造方法
【專利摘要】一種測量現場不同深度地層處滲透系數的方法及其裝置，所述的方法包括以下步驟：將連通管插入待測地基地層后在注水箱內注水至指定位置，然后給注水箱內的水施加壓力，計算得到測量各階段滲透系數及平均滲透系數；裝置包括頂部的注水箱、連通管、支撐結構、樁頭、加壓裝置和測壓裝置，注水箱安裝在所述的支撐結構的頂部，所述的注水箱的內底部裝有用于測定水壓的測壓裝置，注水箱的頂部配有用于調整注水箱內水壓的加壓裝置；連通管的頂部進水口與注水箱內腔密封連通，連通管的底部出水口穿過支撐結構之后與樁頭密封連通。本發明的有益效果是：能充分反應場地真實滲透情況、能真實反應土體真實情況并且操作簡單。
【專利說明】
一種測量現場不同深度地層處滲透系數的方法及其裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種測量現場不同深度地層處滲透系數的方法及其裝置。
【背景技術】
[0002] 滲透系數是綜合反應土體滲透能力的一個指標，其數值的正確確定對滲透計算有 著非常重要的意義。其數值可以在實驗室內測量得到，也可以在施工現場直接測量。
[0003] 滲透系數的測量方法分為常水頭法和變水頭法。砂性土的透水能力較強，一般采 用常水頭法。對于粘性土，由于其透水性較差，一般采用變水頭法。室內試驗需要制備土樣， 對土的原狀結構破壞較大，導致所測得的結果與實際值相差很大。為了獲得與實際值更加 接近的結果，現在可進行現場測量。
[0004]已有的測量裝置多是揭露地表結構，使水體滲透土壤，然后運用達西定律計算得 到數值。所測得的結果僅為地表一特定點的滲透系數值，不能充分反應該場地的真實滲透 情況。
[0005] 公開號為103091229A的中國專利公開了一種變水頭分段滲透系數測量設備及測 量方法。該設備包括降水頭微水試驗裝置、雙栓塞封堵裝置和探頭。測量滲透系數時需在現 場鉆孔至指定地層，然后下放探頭至指定地層，連接好裝置，通過雙栓塞封堵裝置封堵一段 鉆孔。通過微水試驗裝置向封堵段注水，記錄水量隨時間的變化，經換算得到滲透系數。
[0006] 公開號為103344542A的中國專利公開了一種變水頭法測量滲透系數的裝置。該裝 置包括第一筒體、第二筒體和溢水槽。第一筒體直徑遠大于第二筒體直徑，其下端與第二筒 體上端相連，第二筒體內設有填樣室。測量時，水流由第一筒體流進第二筒體，進一步地滲 透通過填樣室流向溢流槽。記錄滲流的流量與時間，由達西定律算得滲透系數。
[0007] 公開號為103868838A的中國專利公開了一種土體滲透系數的測量系統，包括:填 樣子系統、供液子系統和控溫子系統。測量時，先在填樣子系統內裝填待測土樣，然后利用 控溫子系統控制整個系統的溫度，再由供液子系統提供液體流經待測土樣，由達西定律算 得待測土樣的滲透系數。
[0008] 公開號為103091229A的專利為現場測試裝置，但由于其結構不夠穩定，封閉效果 難以保證，測量結果偏差較大；公開號為103344542A的專利與公開號為103868838A的專利 均為室內測試裝置，所得結果并不能反映土體的真實情況。綜上所述，為解決以上缺陷，做 出了以下改進。
【發明內容】
[0009] 本發明針對目前的現場測定滲透系數存在所測得的結果僅為地表一特定點的滲 透系數值，不能充分反應該場地的真實滲透情況、所得結果并不能反映土體的真實情況的 問題，提出了一種能充分反應場地真實滲透情況、能真實反應土體真實情況并且操作簡單 的測量現場不同深度地層處滲透系數的方法及其裝置。
[0010] 本發明所述的一種測量現場不同深度地層處滲透系數的方法，包括以下步驟：
[0011] 1)將預先安裝好的帶粧頭的連通管插入待測地基地層；
[0012] 2)將注水箱內注水至指定位置；
[0013] 3)給注水箱內的水施加壓力P，同時記下時間ti與水面高度hi，ti單位為秒;hi單位 為cm; P單位Pa;
[0014] 4)經過一段時間t后記為時間t2,記下此時液面高度h2,再經過t時間段后記為t 3， 液面高度為h3，依此類推得到tn，hn，其中η為正整數;t2、t3、…、tn單位為秒;h2、h3…、hn單位 為cm;
[0015] 5)測量更深層土壤的滲透系數:抽掉已經注入的水，卸下注水箱，繼續加長用于連 接粧頭的連通管，重復步驟2)~5);
[0016] 6)根據獲取的數據由壓水試驗計算滲透系數，可分別得到各階段滲透系數h、 k2...k n，其中η為正整數；
[0018] V為壓入的水量（mL)，d為連通管外徑（cm)，Ρ為外加壓力（Pa)，At為時間間隔 (秒)；
[0019] 7)計算平均滲透系數 其中η為正整數 r
[0020] 根據本發明所述的一種測量現場不同深度地層處滲透系數的方法構建的裝置，其 特征在于:包括頂部的注水箱、連通管、支撐結構、粧頭、加壓裝置和測壓裝置，所述的注水 箱安裝在所述的支撐結構的頂部，所述的注水箱的內底部裝有用于測定水壓的測壓裝置， 所述的注水箱的頂部配有用于調整注水箱內水壓的加壓裝置;所述的連通管的頂部進水口 與所述的注水箱內腔密封連通，所述的連通管的底部出水口穿過所述的支撐結構之后與所 述的粧頭密封連通;所述的粧頭從上到下分為用于與連通管螺接的安裝段、中間段以及用 于插入待測地基相應的地層內的錐形尖頭，所述的粧頭的中間段外直徑小于所述的連通管 的外直徑，并且所述的中間段周向設有與粧頭內腔連通的出水通孔。
[0021] 所述的連通管的兩端均設有外螺紋，所述的連通管頂部與注水箱底部出水口螺 接，所述的連通管的底部與所述的粧頭的安裝段螺接，并且所述的連通管與所述的注水箱 的連接處、所述的連通管與所述的粧頭的連接處配有用于密封的橡膠圈。
[0022] 所述的連通管的長度根據待測地基地層的深度進行調整。
[0023] 所述支撐結構采用碗扣式連通管腳手架。
[0024]所述的注水箱內設有用于測量水位的標尺。
[0025]本發明中的注水箱用于裝水和承受水壓，同時記錄水面高度的變化，測量最終的 水流量;連通管用于擠開土壤，同時作為過水通道將水從頂端輸送至指定地層;密封橡膠圈 用于密封連通管之間的接口、連通管和注水箱之間的接口以及連通管和粧頭之間的接口， 防止漏水，提高測量的精度;支撐結構用于固定注水箱及整個裝置的位置，以保持裝置在測 量過程中的穩定性，提高測量結果的精確度;粧頭連接在連通管端頭并用橡膠圈密封好，粧 頭前端為錐形以便于壓入土中。粧頭中間部分直徑比連通管直徑小，其上開有出水小孔，水 體可以通過這些小孔向外溢出與土壤接觸從而發生滲透;所述加壓裝置設置在注水箱上， 用于給注水箱內的水施加壓力以加快水在粘性土中的滲透速度，從而減少試驗時間；測壓 裝置設置在注水箱內，用于測量注水箱中水體所受的壓力。
[0026]本發明的有益效果是：能充分反應場地真實滲透情況、能真實反應土體真實情況 并且操作簡單;連通管分段通過螺紋連接，以測量不同深度地層的滲透系數。鋼管采用靜壓 法壓入地層。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明的整體平面圖。
[0028]圖2是本發明的連通管的結構圖。
[0029] 圖3是本發明的連通管與粧頭的連接圖。
[0030] 圖4是本發明的粧頭的結構圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合附圖進一步說明本發明
[0032] 參照附圖：
[0033] 實施例1本發明所述的一種測量現場不同深度地層處滲透系數的方法，包括以下 步驟：
[0034] 1)組裝測量設備:將粧頭與連通管對接，接口處用橡膠圈密封;將連通管壓至指定 深度地層;若連通管長度不夠可加長，接口處同樣以橡膠圈密封;安裝支撐結構和注水箱， 并在注水箱內安裝測壓裝置，在注水箱頂部安裝加壓裝置;將預先安裝好的帶粧頭的連通 管插入待測地基地層；
[0035] 2)將注水箱內注水至指定位置；
[0036] 3)給注水箱內的水施加壓力P，同時記下時間ti與水面高度hi，ti單位為秒;In單位 為cm; P單位Pa;
[0037] 4)經過一段時間t后記為時間t2,記下此時液面高度h2,再經過t時間段后記為t 3， 液面高度為h3，依此類推得到tn，hn，其中η為正整數;t2、t3、…、tn單位為秒;h2、h3…、hn單位 為cm;
[0038] 5)測量更深層土壤的滲透系數:抽掉已經注入的水，卸下注水箱，繼續加長用于連 接粧頭的連通管，重復步驟2)~5);
[0039] 6)根據獲取的數據由壓水試驗計算滲透系數，可分別得到各階段滲透系數h、 k2...k n，其中η為正整數；
[0041] V為壓入的水量（mL)，d為連通管外徑（cm)，Ρ為外加壓力（Pa)，At為時間間隔 (秒)；
[0042] 7)計算平均滲透系數 其中η為正整數
[0043]試驗測量結果表
[0045] 實施例2根據實施例1所述的一種測量現場不同深度地層處滲透系數的方法構建 的裝置，包括頂部的注水箱1、連通管2、支撐結構3、粧頭4、加壓裝置5和測壓裝置6,所述的 注水箱1安裝在所述的支撐結構3的頂部，所述的注水箱1的內底部裝有用于測定水壓的測 壓裝置6,所述的注水箱1的頂部配有用于調整注水箱內水壓的加壓裝置5;所述的連通管2 的頂部進水口與所述的注水箱1內腔密封連通，所述的連通管2的底部出水口穿過所述的支 撐結構3之后與所述的粧頭4密封連通;所述的粧頭4從上到下分為用于與連通管2螺接的安 裝段41、中間段42以及用于插入待測地基相應的地層內的錐形尖頭43，所述的粧頭4的中間 段42外直徑小于所述的連通管2的外直徑，并且所述的中間段42周向設有與粧頭4內腔連通 的出水通孔421。
[0046] 所述的連通管2的兩端均設有外螺紋，所述的連通管2頂部與注水箱1底部出水口 螺接，所述的連通管2的底部與所述的粧頭4的安裝段螺接，并且所述的連通管2與所述的注 水箱1的連接處、所述的連通管2與所述的粧頭4的連接處配有用于密封的橡膠圈7。
[0047] 所述支撐結構3采用碗扣式連通管腳手架。
[0048] 所述的注水箱1內設有用于測量水位的標尺11。
[0049] 本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護 范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發明的保護范圍也包括本領域技術 人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。
【主權項】
1. 一種測量現場不同深度地層處滲透系數的方法，包括以下步驟： 1) 將預先安裝好的帶粧頭的連通管插入待測地基地層； 2) 將注水箱內注水至指定位置； 3) 給注水箱內的水施加壓力P，同時記下時間與水面高度hi，七單位為秒;hi單位為cm; P單位Pa; 4) 經過一段時間t后記為時間t2,記下此時液面高度h2,再經過t時間段后記為t3,液面 高度為h3，依此類推得到tn，hn，其中η為正整數;t2、t3、…、tn單位為秒;h2、h3…、hn單位為cm ; 5) 測量更深層土壤的滲透系數:抽掉已經注入的水，卸下注水箱，繼續加長用于連接粧 頭的連通管，重復步驟2)~5); 6) 根據獲取的數據由壓水試驗計算滲透系數，可分別得到各階段滲透系數lu、k2. . .kn， 其中η為ιΗ輅數：V為壓入的水量(mL)，d為連通管外徑(cm)，P為外加壓力(Pa)，△ t為時間間隔(秒）； 7) 計算平均滲透系f其中η為正整數。2. 根據權利要求1所述的一種測量現場不同深度地層處滲透系數的方法構建的裝置， 其特征在于:包括頂部的注水箱、連通管、支撐結構、粧頭、加壓裝置和測壓裝置，所述的注 水箱安裝在所述的支撐結構的頂部，所述的注水箱的內底部裝有用于測定水壓的測壓裝 置，所述的注水箱的頂部配有用于調整注水箱內水壓的加壓裝置;所述的連通管的頂部進 水口與所述的注水箱內腔密封連通，所述的連通管的底部出水口穿過所述的支撐結構之后 與所述的粧頭密封連通;所述的粧頭從上到下分為用于與連通管螺接的安裝段、中間段以 及用于插入待測地基相應的地層內的錐形尖頭，所述的粧頭的中間段外直徑小于所述的連 通管的外直徑，并且所述的中間段周向設有與粧頭內腔連通的出水通孔。3. 如權利要求2所述的一種用于測量現場不同深度地層處滲透系數裝置，其特征在于： 所述的連通管的兩端均設有外螺紋，所述的連通管頂部與注水箱底部出水口螺接，所述的 連通管的底部與所述的粧頭的安裝段螺接，并且所述的連通管與所述的注水箱的連接處、 所述的連通管與所述的粧頭的連接處配有用于密封的橡膠圈。4. 如權利要求2所述的一種用于測量現場不同深度地層處滲透系數裝置，其特征在于： 所述支撐結構采用碗扣式連通管腳手架。5. 如權利要求2所述的一種用于測量現場不同深度地層處滲透系數裝置，其特征在于： 所述的注水箱內設有用于測量水位的標尺。
【文檔編號】G01N15/08GK106018239SQ201610464984
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】許四法, 陳浩, 嚴熙, 馮斌, 張義平
【申請人】浙江工業大學