(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210998523.4 (22)申请日 2022.08.19 (71)申请人 青海岩土 工程勘察咨询有限公司 地址 810000 青海省西宁市城西区西关大 街42号 (72)发明人 王靖天　祁正顺　张鹏　 (74)专利代理 机构 成都华风专利事务所(普通 合伙) 51223 专利代理师 杜朗宇 (51)Int.Cl. G01N 15/08(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种土样渗透试验 装置及其试验方法 (57)摘要 本发明公开了一种土样渗透试验装置及其 试验方法， 该装置， 包括储水箱、 变水头管、 土样 容器、 控制装置、 试验台； 所述试验台上部为门架 结构， 储水箱设置在门架顶部； 门架结构上安装 有多个力矩传感器， 每个力矩传感器底部悬挂有 一个变水头管； 储水箱连接有多个出水软管， 每 个出水软管一侧通过电磁阀一与一个变水头管 上部侧面连接； 每个出水软管下端通过电磁阀三 与一个注水软管的上端一侧连接； 每个变水头管 底部通过电磁阀三与一个注水软管的上端连接； 每个注水软管下端与一个土样容器底部一侧连 接， 土样容器均通过固定架固定在试验台上； 该 装置避免了读数过程中存在人为误差， 减轻了试 验负担， 提高了 变水头试验的效率。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115436252 A 2022.12.06 CN 115436252 A 1.一种土样渗透试验装置， 包括： 储水箱、 变水头管、 土样容器、 控制装置、 试验台； 其特 征在于： 所述试验台上部为门架结构， 储水箱设置在门架顶部； 所述门架结构上安装有多个 力矩传感器， 每个力矩传感器底部悬挂有一个变水头管； 储水箱连接有多个出水软管， 每个 出水软管一侧通过电磁阀一与一个变水头管上部侧面连接； 每个出水软管下端通过电磁阀 三与一个注水软管的上端一侧连接； 每个变水头管底部通过电磁阀三与一个注水软管的上 端连接； 每个注水软管下端与一个土样容器底部一侧连接， 土样容器均通过固定架固定在 试验台上； 土样容器的上沿处设置有溢水管， 溢水管上安装流量开关； 每个变水头管上均安 装有温度传感器； 所述变水头管下端的出水 口通过电磁阀二与注水软管上端连接； 所述温 度传感器、 力矩传感器、 流 量开关、 电磁阀二、 电磁阀三、 电磁阀一均 与控制装置电连接 。 2.根据权利要求1所述的一种土样渗透试验装置， 其特征在于： 还包括安装在试验台下 部的污水箱， 污水箱上 带有放水阀。 3.根据权利要求1所述的一种土样渗透试验装置， 其特征在于： 还包括气源装置、 电磁 换向阀、 气管、 气缸； 一个固定架上安装有一个气缸， 气缸上的活塞杆下端与土样容器顶部 的上盖连接； 所述气缸通过气管与气源装置连接， 气管上设置有电磁换向阀； 所述电磁换向 阀与控制装置电连接 。 4.根据权利要求3所述的一种土样渗透试验装置， 其特征在于： 所述土样容器包括外 壳， 外壳内部依次设置有第一透水石、 土样、 第二透水石、 空腔； 外壳顶部设置上盖， 空腔一 侧设置注水口， 注水口与注水软管下端连接； 外壳上沿与上盖侧壁重叠的位置上开设通孔， 用于连接溢水 管。 5.根据权利要求4所述的一种土样渗透试验装置， 其特征在于： 还包括补水装置， 包括 补水箱、 水泵、 液位开关、 上水管； 所述补水箱 通过上水管与储水箱连接， 上水管上安装有 水 泵， 储水箱内设置有液位 开关， 液位 开关串接在水泵的电源端。 6.根据权利要求1所述的一种土样渗透试验装置， 其特征在于： 所述控制装置包括控制 器、 触控屏。 7.根据权利要求5所述的一种土样渗透试验装置的试验方法， 其特征在于： 包括如下步 骤： S1装土， 将装在土样环刀内的土样放入土样容器中， 土样上方及下方分别设置第一透 水石、 第二透水石， 土样环刀顶部和底部端面上均设置止水垫圈； 控制电磁换向阀通过气缸 将上盖压在土样容器上； S2灌水， 通过控制装置控制电磁阀一开启， 电磁阀二关闭， 电磁阀三关闭， 为变水头管 内部灌水， 灌水完成后控制电磁阀一关闭； S3排气， 通过控制装置控制电磁阀一关闭， 电磁阀二关闭， 电磁阀三打开， 向土样容器 中注水， 当流 量开关监测到有水溢出时， 认为试样已达 饱， 土样容器内部空气已排出； S4测记， 通过控制装置开启电磁阀二并计时， 同时记录此时对应力矩传感器的拉力， 温 度传感器的采集的温度； 经过时间t后， 再记录终了力矩传感器的拉力及温度传感器的采集 的温度， 如此连续测记2 ‑3次后， 再次向变水头管灌 水， 继续按 上述步骤测量， 前后连续测记 6次以上后按现有的变水头渗透试验中公式计算渗透系 数， 其中初始和终止的水头高度通 过变水头管内水量变化计算得到 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115436252 A 2一种土样渗透试验装 置及其试验方 法 技术领域 [0001]本发明涉及土样渗透试验技术领域， 具体涉及一种用于土样渗透试验装置及 其试 验方法。 背景技术 [0002]土体的渗透系数是综合反映其渗透能力的一个重要指标， 影响渗透系数的因素很 多， 主要取决于土体颗粒的形状、 粒径大小、 不均匀系数、 密实度和水的黏滞性等； 在实验室 中测定渗透系试验方法从试验原理上大体可分为常水头法和变水头法两种， 对于黏性土来 说， 由于其渗透系数较小， 故渗水量较小， 用常水头渗透试验不易准确测定； 一般采用变水 头法， 采用变水头法的试验装置一般为一根直立的带有刻度的玻璃管和U形管自下而上流 经土样。 试验时， 将玻璃管充水至需要高度后， 开动秒表， 测记起始水头差， 经一端时间后， 再测记终了水头差， 通过建立瞬时达西 定律， 即可推出渗透系数的表达式； 这种方式采用人 工读数， 读数过程中存在人为误差， 导致渗透系数的计算存在误差， 严重时影响试验结果， 此外， 人工读数记录的过程较为费事， 增 加了试验人员的负担 。 发明内容 [0003]针对现有技术中的问题， 本发明提供了一种土样渗透试验装置， 包括： 储水箱、 变 水头管、 土样容器、 控制装置、 试验台； 所述试验台上部为门架结构， 储水箱设置在门架顶 部； 所述门架结构上安装有多个力矩传感器， 每个力矩传感器底部悬挂有一个变水头管， 通 过力矩传感器监测变水头管内部水量； 储水箱连接有多个出水软管， 每个出水软管一侧 通 过电磁阀一与一个变水头管上部侧面连接； 每个出水软管下端通过电磁阀三与一个注水软 管的上端一侧连接； 每个变水头管底部通过电磁阀三与一个注水软管 的上端连接； 每个注 水软管下端与一个土样容器底部一侧连接， 土样容器均通过固定架固定在试验台上； 土样 容器的上沿处设置有溢水管， 溢水管上安装流量开关； 每个变水头管上均安装有温度传感 器； 所述变水头管下端的出水口通过电磁阀二与 注水软管上端连接； 所述温度传感器、 力矩 传感器、 流 量开关、 电磁阀二、 电磁阀三、 电磁阀一均 与控制装置电连接 。 [0004]优选的， 还 包括安装在试验台下部的污水箱， 污水箱上 带有放水阀。 [0005]优选的， 还包括气源装置、 电磁换向阀、 气管、 气缸； 一个固定架上安装有一个气 缸， 气缸上的活塞杆下端与土样容器顶部的上盖连接； 所述气缸通过气管与气源装置连接， 气管上设置有电磁换向阀； 所述电磁换向阀与控制装置电连接 。 [0006]优选的， 所述土样容器包括外壳， 外壳内部依次设置有第一透水石、 土样、 第二透 水石、 空腔； 外壳顶部设置上盖， 空腔一侧设置注水口， 注水口与 注水软管下端连接； 外壳上 沿与上盖侧壁重 叠的位置上开设通 孔， 用于连接溢水 管。 [0007]优选的， 还包括补水装置， 包括补水箱、 水泵、 液位开关、 上水管； 所述补水箱通过 上水管与储水箱连接， 上水管上安装有 水泵， 储水箱内设置有 液位开关， 液位开关串接在水 泵的电源端。说　明　书 1/4 页 3 CN 115436252 A 3