[0001] 本申请涉及土渗透系数测量领域，具体涉及一种渗透系数测量装置。

[0002] 土渗透系数是反映土体透水能力的指标，是土的力学特性之一，影响土体的强度和变形。在环境保护、水文地质、水利工程和土木工程等多个领域都需检测土渗透系数，了解土体的渗透性，获得准确的土渗透性评价具有重要的实际意义。

[0003] 对于细粒土渗透系数测量，常用变水头法。目前，渗透系数测量装置的使用方法为将获得的试样直接置于其内部进行测量。试样在土体中具有上覆压力，当试样取出后，土体上覆压力消失，会发生不同程度的回弹。试验过程中，未考虑试样回弹对于土体渗透性的影响，因此，不能准确代表试样在土体中的渗透系数。

[0004] 因此，有必要提供一种可还原试样土体上覆压力的渗透系数测量装置，以获得较为准确的土体渗透系数，为工程应用提供更大的参考价值。

[0021] 下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

[0022] 本申请提出了一种渗透系数测量装置，所述渗透系数测量装置包括渗透部，所述渗透部包括压力部、用于容纳试样的腔体和用于向所述腔体内部供水的供水结构，所述压力部设置为能够调节向所述腔体施加的压力。

[0023] 上述压力部通过向所述腔体内施加压力，挤压所述腔体内的试样，模拟试样在地下所受到的上覆压力，同时可以通过供水结构向试样供水，从而能够实现试样渗透性测量准确的效果，消除试样从地下取出后回弹对土体渗透性的影响。

[0024] 如本申请中的图1所示，压力部可以采用适当形式，以对腔体施加可调节的压力。具体的，压力部可以根据腔体的具体构成形式设置。优选地，所述渗透部可以包括基座1和设置在所述基座1上方的套筒2，所述基座1与所述套筒2一起限定所述腔体，所述压力部可以包括从所述套筒2的顶部密封伸入且能够保持固定位置的密封结构，所述压力部可以设置为能够对所述基座1施压，以使所述基座1在压力作用下带动所述套筒2相对于所述密封结构在轴向方向上移动，从而改变所述腔体内的压力。上述套筒2和基座1之间还设置有密封垫，所述密封垫可以为适当的材质，例如可以为硅胶和TPE，优选为橡胶，橡胶材质较软，更结实，受挤压后可与套筒2与基座1之间紧密贴合，从而防止水渗出。当需要检测试样的渗透系数时，将密封结构固定并与试样顶部接触，通过压力部对基座1施压，基座1带动套筒2在其轴向方向上移动，基座1和密封结构从试样两端一起挤压内部试样，使试样紧实。

[0025] 为了便于设置上述基座1和套筒2，具体地，所述渗透部可以包括固定结构3，所述基座1和套筒2可以设置在所述固定结构3内，所述密封结构可以包括用于密封所述套筒2内试样的上盖4和与所述上盖4固定连接的固定件5，所述固定件5穿过所述固定结构3的顶部。上述套筒2可以为适当的材质，例如可以为铁合金、铝合金、铁、铜、铝和普通玻璃，优选为有机玻璃，采用有机玻璃可以方便人员观察渗透部的工作情况，同时有机玻璃不易碎，抗冲击力更强。所述基座1、固定结构3、上盖4和固定件5可以为适当的材质，例如可以为铁合金、铝合金、铜合金、锌合金、铁、铜和铝，优选为铝合金，铝合金的材质较轻，机械性能较好，且不易生锈。上述固定结构3可以为适当的形状，例如可以为框架形式，上述基座1的侧面和固定结构3设置有滑动配合的槽和滑动结构(例如凸起)，以通过所述槽和滑动结构引导基座1上下移动。上述固定结构3也可以为圆形或方形的容器，在上述固定结构3的侧面有开口，可以方便试样进入套筒2中。上述固定结构3的具体结构不限于此，也可以为其他合适的结构形式。使用前，先调节固定件5，使其带动上盖4上移，以便让开套筒2的顶部开口并在上述套筒
2中放置试样，然后通过固定件5使上盖4下移抵接试样的顶部，使上盖4可以密封上述套筒2中的试样。给基座1施加压力时，基座1带动套筒2在轴向方向上上移，上盖4和基座1共同给与试样压力。在此过程中，固定结构3给与基座1支撑，防止其倾斜，同时，固定件5固定上盖4的位置，进一步防止套筒2在上移过程中发生倾斜，从而保证了试样渗透系数的准确检测。

[0026] 为了方便从套筒2的顶部放入试样并调节所述上盖4在所述套筒2内的位置，所述固定件5可以与所述固定结构3活动配合，以使上盖4能够在套筒2的轴向方向移动，从而能够脱离套筒2以允许试样放入或者根据试样的量调节上盖4在套筒2内位置。上述固定件5与所述固定结构3活动配合可以为合适的方式，例如可以为卡扣配合，优选为螺纹配合。例如，可以在固定结构3的顶部设置螺纹孔，固定件5可以包括与螺纹孔配合的螺杆。由此，可以连续调节固定件5的高度，固定件5带动上盖4移动，以使上盖4与所述套筒2内的试样达到适于进行检测的充分接触的程度。

[0027] 为了给上述套筒内的试样提供压力，具体地，所述压力部可以包括空压机6、第一压力控制器7a和压力垫8，所述第一压力控制器7a可以控制所述空压机6对所述压力垫8提供的气压，所述基座1包括主体和能够相对于所述主体沿所述轴向方向移动的移动部，所述套筒2设置在所述移动部上，所述压力垫8设置在所述移动部下方，以能够对所述移动部施加压力。因不同的试样取自地下不同的位置，其受到的上覆压力也不同，采用第一压力控制器7a，可以控制空压机6的输出压力，可以根据试样的取样位置，对试样施加相应大小的压力，还原试样在原来位置所受到的上覆压力。上述压力垫8可以为适当的材质，例如可以为丁酯胶和铝膜乳胶，优选为橡胶，橡胶材质的压力垫8的形变能力较大，使用时间较久。使用时，压力垫8由于充气压力作用而膨胀并将上述基座1的移动部顶起，从而带动上述套筒2移动，与所述上盖4一起挤压内部试样；还原时，空压机6关闭，停止供气，所述压力垫8放气收缩，所述基座1的顶部和所述套筒2还原。

[0028] 为了给所述压力垫8供气，具体地，所述基座1可以设置有进气口9，所述空压机6的第一端部可以通过所述进气口9连通所述压力垫8，实现上述空压机6为所述压力垫8供气。

[0029] 为了检测所述套筒2内试样的渗透性，给试样供水，具体地，所述基座1可以设置有进水口10，所述供水结构可以包括水管11，所述水管11的一端通过所述进水口10连通所述腔体。所述进水口10可以在合适的位置，例如设置在所述套筒2的顶端，优选为设置在所述基座1的顶部，水从所述套筒2的下端往上渗透，从而模拟地下水渗透。

[0030] 为了模拟地下水的压力，具体地，所述空压机6的第二端部可以与所述水管11连接，以向所述水管11的内部提供压力。上述空压机6向所述水管11的内部施加压力，从而使水受到压力，向上渗透。因不同位置土样下方地下水的压力不同，所以需根据实际试样来源的位置给与水管11内部不同的压力，这可以通过第二压力控制器7b控制空压机6对水管11提供不同的压力来实现。第一压力控制器7a和第二压力控制器7b可以分别设置在空压机6的两个输出端。。

[0031] 为了自动监测上述水管11内的液位变化，防止人为读数造成数据不准确的问题。具体地，所述水管11可以设置有液位传感器12，用于监测所述水管11内部的液位。上述液位传感器12设置在上述水管11的底端，可通过压力随时监测水管11内液位的变化。

[0032] 为了实时采集数据，绘制采集数据与时间的关系曲线，及时发现试验中出现的问题，具体地，所述渗透系数测量装置可以包括与所述液位传感器12电连接的控制面板13和数据处理单元14。操作人员可以在上述控制面板13上输入相关参数，如试样编号、水管的截面积、试样高度、试样断面积，渗透方向、标准温度等参数。所述数据处理单元14可以随着时间的变化收集所述液位传感器12采集到的液面变化数据，绘制采集数据与时间的关系曲线，当渗透系数测量结束时，可依据所述控制面板13上的试验参数和上述水管11中的液位变化(初始水头高度和终止水头高度)，根据系统内设置的计算公式计算出试样的渗透系数。

[0033] 下面参考图示的实施方式说明本申请的渗透系数测量装置的使用方法包括：

[0034] S1.将从地下取出土体试样置于套筒2中，旋转固定件5，使上盖4可以压覆在土体试样上；

[0035] S2.打开空压机6和第一压力控制器7a，调整第一压力控制器7a，使空压机6给压力垫8提供压力。

[0036] S3.当试样高度不变时，打开控制面板13和数据处理单元14，将试样编号、水管的截面积、试样高度、试样断面积，渗透方向、标准温度等参数输入控制面板。

[0037] S4.打开第二压力控制器7b，使空压机6给水管11内部提供压力，使水渗透进入套筒2中的土体试样。

[0038] S5.数据处理单元14开始根据时间的变化和液位传感器12传回的数据，绘制液面变化与时间的关系曲线图。

[0039] S6.当上述套筒2中试样的顶端开始有水溢出时，土体试样渗透系数测量结束，数据处理单元14根据输入的参数计算出所测土体试样的渗透系数。

[0040] 利用本申请的渗透系数测量装置使用方法的计算公式如下所示：

[0041]

[0042]

[0043] a为水管的截面积；L为试样高度；A为试样断面积；t为时间；h0为初始水头高度；h1为终止水头高度；kT为温度为T时试样的渗透系数；ηT为温度为T时的水的动力粘滞系数；η20为温度为20℃时的水的动力粘滞系数；k20为温度为20℃时试样的渗透系数。

[0044] 本申请提出的渗透系数测量装置可通过向腔体供水和施加压力，模拟土体在地下的环境以及上覆压力，消除土体从地下取出后回弹对土体渗透性的影响。

[0045] 以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

[0046] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

[0047] 此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。