一种土工布垂直渗透仪

技术领域

本申请涉及土工布检测的领域，尤其是涉及一种土工布垂直渗透仪。

背景技术

土工布，又称土工织物，它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。土工织物渗透特性使土工布的一种重要的水力特性，在过滤标准及其他有关水力学设计中，是一项重要指标。土工布良好的渗透性能和反滤性能可以改善建筑体内的渗流运行情况，增强建筑物的稳定性，因而土工材料需要符合行业标准。

在相关技术中的渗透仪一般包括进水管、渗透进水筒、渗透排水筒和收集桶，在使用时土工布料装夹在渗透进水筒和渗透排水筒之间，通过进水管向渗透进水筒注水，渗透排水管向收集筒排水，通过检测收集筒内的水量，检测一定时间内土工布料的渗透性能。

针对上述中的相关技术，发明人认为：渗透进水筒中存在倾斜流向土工布的水流，因而土工布上存在水流倾斜方向的渗透，因而无法单一对土工布的水流垂直方向的渗透率进行检验，进而影响土工布垂直渗透性的实验精度。

发明内容

为了提高土工布的垂直渗透特性的实验精度，本申请提供一种土工布垂直渗透仪。

本申请提供的一种土工布垂直渗透仪，采用如下的技术方案：

一种土工布垂直渗透仪，包括机箱，所述垂直渗透仪还包括安装于所述机箱上的实验水箱，所述实验水箱包括渗透箱，所述渗透箱的底部开设有渗透孔，所述渗透孔上固定有试样土工布，所述试样土工布上罩设有两端开口的阻流管道，所述渗透箱上设置有向渗透箱输入水的进水管，所述渗透箱的一侧上设置有用于测量所述渗透箱渗透出的水量的测量装置。

通过采用上述技术方案，先将试样土工布固定于渗透孔上，通过进水管将水输入渗透箱内，由于阻流管道的作用，可以减少倾斜方向的水流从土工布上渗透，进而有利于保证渗透箱中的水是垂直渗透的，有利于提高土工布的垂直渗透特性的实验精度。

优选的，所述实验水箱还包括位于所述渗透箱下方的收集箱、位于所述收集箱一侧的回水箱，所述回水箱内设置有将所述回水箱分割为零位箱和测量箱的水坝板，所述水坝板的顶部高于渗透孔的高度，所述零位箱与所述收集箱连通，所述测量箱位于零位箱远离收集箱的一侧，所述测量箱的顶部和所述零位箱的顶部之间相互连通。

通过采用上述技术方案，渗透箱内的水会通过试样土工布渗透至收集箱内，通过不断的渗透，收集箱内的水会流入回水箱的零位箱内，通过控制进水管的出水量，使得渗透箱内的水位稳定在与水坝板高度一致的水位高度上，之后当零位箱内的水进入测量箱后，利用测量装置计算单位时间内测量箱中的水量，从而可以得到土工布的渗透特性值，因此利用水坝板，可以先使渗透箱渗透出的水量保持稳定后，再进行测量，以提高测量的精度。

优选的，所述机箱的一侧设置有与所述进水管连通的循环储水箱，所述机箱内设置有将循环储水箱内的水抽向渗透箱的变量水泵。

通过采用上述技术方案，将循环储水箱内注入水，无需进水管外接水源，以便于实验使用，且利用变量水泵，有利于稳定控制向渗透箱内输送的输水量。

优选的，所述渗透箱内设置有一端固定于渗透箱底面上的波纹管，所述波纹管的底部贯穿渗透箱的底部并与渗透箱的外部连通，所述波纹管中靠近顶部的侧壁上开设有溢流孔，所述机箱的外侧壁上设置有用于伸缩所述波纹管的升降机构。

通过采用上述技术方案，在测量时，由于变量水泵一直向渗透箱内注入水，利用升降机构将波纹管的高度升至预设位置，进而变量水泵向渗透箱内抽入过多的水会从波纹管的溢流孔流出，进而可以保证渗透箱内的水位始终保持预设水位，因而可以减少因变量水泵抽入渗透箱内的水量的过多而产生测量误差。

优选的，所述升降机构包括固接于机箱外侧壁上的支撑底座、固接于机箱外侧壁上并位于支撑底座上方的中间座、固定于支撑底座和中间座之间且一端位于中间座上方的导向杆、固定于导向杆顶部的上支座、固定于机箱外侧壁上并靠近中间座的下支座、螺纹连接于上支座和下支座之间的螺纹杆、穿设于上支座和下支座之间的升降杆、固定于升降杆上并与螺纹杆螺纹连接的升降板，所述升降杆远离下支座的一端伸入渗透箱内并与波纹管的顶部固接，所述升降杆穿过支撑底座和中间座，所述螺纹杆的顶部固接有手轮。

通过采用上述技术方案，操作人员利用手轮转动螺纹杆，螺纹杆带动升降板上下移动，升降板带动升降杆上下移动，升降杆可以带动波纹管的顶部上下移动，进而可以调整波纹管的高度。

优选的，所述机箱内还设置有与所述循环储水箱连通的回流管，所述波纹管的底部与回流管连通；所述零位箱的底部与回流管之间连通有水箱回水管，所述水箱回水管上设置有水箱回水阀。

通过采用上述技术方案，利用水箱回水阀，可以将从波纹管流出的水流回至循环水储水箱内，以便于水的循环使用。

优选的，所述测量装置包括位于测量箱中的浮板、安装于机箱上并位于所述浮板上方的测距仪，所述测距仪中的激光照射于所述浮板的顶面。

通过采用上述技术方案，利用测距仪可以测量浮板的上升高度，由于测量箱内的底面积为固定值，进而可以计算得出测量箱内的进水量。

优选的，所述零位箱内固接有与所述水坝板平行的隔板一，所述隔板一和所述测量箱远离水坝板一侧的内壁之间垂直固接有两个相互平行的隔板二和隔板三，所述隔板二和所述隔板三将所述测量箱分割为腔室一、腔室二以及腔室三，所述隔板二和所述隔板三将所述隔板一和所述水坝板之间分割为腔室四、腔室五以及腔室六，所述腔室一和所述腔室四底部之间相互连通，所述腔室四和所述零位箱底部之间相互连通，所述腔室五和所述零位箱底部之间相互连通并设置有水阀组件一，所述腔室六和所述零位箱底部之间相互连通并设置有水阀组件二，所述腔室一和所述腔室二的底面积相等，所述腔室一和所述腔室二的底面积之和与腔室三的底面积一致，所述浮板位于所述腔室一中。

通过采用上述技术方案，在试验前，操作人员可以根据试样土工布的类型，来预估测量箱内的水量，当预测的水量较多时，可以将水阀组件一和水阀组件二打开，使得水进入腔室五和腔室六内，并通过水坝板流至腔室二和腔室三内，从而可以扩大测量箱的进水量，进而可以试验渗透性较好的土工布，且由于水坝为水平状态，因而可以使得进入腔室一、腔室二以及腔室三中的水量一致，从而可以通过腔室一内的浮板来获取腔室二和腔室三内水位高度，而当预测的水量较少时，可以关闭腔室五和腔室六，只使用腔室一，腔室一的底面积较小，因而可以使得浮板的上升幅度较大，以便于水量的测量。

优选的，所述水阀组件一包括密封板和推杆，所述推杆垂直固定于密封板上，所述推杆远离密封板的一端位于实验水箱的上方，所述水阀组件二的结构与所述水阀组件一的结构一致，所述水阀组件一中的密封板用于密封腔室五中的孔口，所述水阀组件二中的密封板用于密封腔室六中的孔口。

通过采用上述技术方案，当需要关闭腔室五和腔室六时，操作人员可以上拉推杆，使得密封板脱离腔室内的孔口，进而可以实现腔室五和零位箱之间以及腔室六和零位箱之间的连通。

优选的，实验水箱外设置有与回流管连通的主排水管，所述主排水管远离回流管的一端设置有主排水阀，所述腔室一和所述主排水管之间连通有排水支管一，所述排水支管一上设置有排水阀一；所述腔室二和所述主排水管之间连通有排水支管二，所述排水支管二上设置有排水阀二；所述腔室三和所述主排水管之间连通有排水支管三，所述排水支管三上设置有排水阀三。

通过采用上述技术方案，打开排水阀一，可以将腔室一内的水排至回流管内，打开排水阀二，可以将腔室二内的水排至回流管内，打开排水阀三，可以将腔室三内的水排至回流管内，进而可以实现水的循环利用，而当需要将水排出渗透仪时，打开主排水阀，可以将水排出渗透仪。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过设置阻流管道，先将试样土工布固定于渗透孔上，通过进水管将水输入渗透箱内，由于阻流管道的作用，可以减少倾斜方向的水流从土工布上渗透，进而有利于保证渗透箱中的水是垂直渗透的，有利于提高土工布的垂直渗透特性的实验精度；

通过设置水坝板，渗透箱内的水会通过试样土工布渗透至收集箱内，通过不断的渗透，收集箱内的水会流入回水箱的零位箱内，通过控制进水管的出水量，使得渗透箱内的水位稳定在与水坝板高度一致的水位高度上，之后当零位箱内的水进入测量箱后，利用测量装置计算单位时间内测量箱中的水量，从而可以得到土工布的渗透特性值，因此利用水坝板，可以先使渗透箱渗透出的水量保持稳定后，再进行测量，以提高测量的精度；

通过设置波纹管，在测量时，由于变量水泵一直向渗透箱内注入水，利用升降机构将波纹管的高度升至预设位置，进而变量水泵向渗透箱内抽入过多的水会从波纹管的溢流孔流出，进而可以保证渗透箱内的水位始终保持预设水位，因而可以减少因变量水泵抽入渗透箱内的水量的过多而产生测量误差。

附图说明

图1是申请实施例的垂直渗透仪的整体结构示意图。

图2是图1中正视图的剖面示意图。

图3是图2中A部分的放大示意图，主要示意夹座的结构。

图4是图1的俯视图，主要示意回水箱的内部构造。

图5是图1的部分结构示意图，主要示意升降机构的构造。

附图标记说明：100、试样土工布；1、机箱；11、电源开按钮；12、电源关按钮；13、运行按钮；14、速度调节按钮；15、速度显示器；2、实验水箱；21、渗透箱；211、渗透孔；22、收集箱；23、回水箱；2301、顶盖；2302、出气孔；231、零位箱；232、测量箱；24、水坝板；25、零位水位计；26、高位水位计；27、隔板一；28、隔板二；29、隔板三；30、隔板四；201、腔室一；2011、进水腔；2012、测距腔；202、腔室二；203、腔室三；204、腔室四；205、腔室五；206、腔室六；3、循环储水箱；41、进水管；42、回流管；43、水箱回水管；431、水箱回水阀；44、主排水管；441、主排水阀；45、排水支管一；451、排水阀一；46、排水支管二；461、排水阀二；47、排水支管三；471、排水阀三；5、变量水泵；6、阻流管道；7、波纹管；71、溢流孔；8、升降机构；81、支撑底座；82、中间座；83、导向杆；84、上支座；85、下支座；86、螺纹杆；861、手轮；87、升降杆；88、升降板；89、连接板；801、转接杆；9、测量装置；91、浮板；92、测距仪；93、水阀组件一；94、水阀组件二；901、密封板；902、推杆；101、夹座；1011、试样底座；10111、圆台；1012、试样夹环；1013、试样密封环。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种土工布垂直渗透仪。

参照图1所示，垂直渗透仪包括机箱1、实验水箱2、循环储水箱3、变量水泵5以及升降机构8，变量水泵5安装于机箱1内，机箱1上安装有控制垂直渗透仪整机电源开关的电源开按钮11和电源关按钮12，机箱1上还安装有控制变量水泵5运行的运行按钮13、控制变量水泵5出水量的速度调节按钮14、用于显示变量水泵5出水量的速度显示器15。

参照图1和图2所示，实验水箱2由透明塑料材质制成，实验水箱2包括渗透箱21、收集箱22、回水箱23、水坝板24、零位水位计25以及高位水位计26，收集箱22和回水箱23均固定于机箱1的顶面，回水箱23紧贴于收集箱22的一侧，收集箱22和回水箱23组合形成的截面呈L形，回水箱23的高度高于收集箱22，回水箱23的顶面为开口并盖设有顶盖2301，回水箱23的侧壁上开设有出气孔2302，出气孔2302靠近顶盖2301；水坝板24为长方体薄板，水坝板24垂直固接于回水箱23内，水坝板24将回水箱23分割为零位箱231和测量箱232，零位箱231与收集箱22完全贯通，测量箱232位于零位箱231远离收集箱22的一侧，水坝板24的顶部与顶盖2301之间具有间距，且水坝板24的顶面为倾斜面，倾斜面朝向测量箱232。

参照图2和图3所示，渗透箱21为圆筒状，渗透箱21固定于收集箱22的顶面，渗透箱21的高度高于回水箱23的高度，渗透箱21底面开设有与收集箱22相互连通的渗透孔211，渗透孔211为圆孔，渗透孔211上固定有用于夹紧试样土工布100的夹座101，夹座101由塑料材质制成，夹座101包括试样底座1011、试样夹环1012以及试样密封环1013，试样底座1011为圆环状并固定于渗透孔211中，试样底座1011的内壁上开设有试样圆台10111，密封环置于试样圆台10111上，试样土工抵触于密封环的顶面，试样夹环1012为环形状并螺纹连接于试样底座1011的内壁上，通过试样夹环1012可以将试样土工布100压紧。

渗透箱21内还设置有阻流管道6，阻流管道6为两端开口的管状，阻流管道6垂直置于渗透箱21的底面，并套设于夹座101外。由于阻流管道6的作用，可以减少倾斜方向的水流从土工布上渗透，进而有利于保证渗透箱21中的水是垂直渗透的，有利于提高土工布的垂直渗透特性的实验精度。

参照图1所示，零位水位计25和高位水位计26均竖直固定于收集箱22的顶面，零位水位计25与零位箱231之间相互连通，高位水位计26与渗透箱21之间相互连通。

参照图1、图2以及图4所示，循环储水箱3位于机箱1的一侧，循环储水箱3的底部与渗透箱21的底部之间连通有进水管41，变量水泵5用于将循环储水箱3中的水通过进水管41抽入渗透箱21内。机箱1内设置有回流管42，回流管42与循环储水箱3的顶部连通。渗透箱21内还设置有波纹管7，波纹管7竖直设置，波纹管7的底端固定于渗透的底部，波纹管7的底端与回流管42连通，波纹管7的侧壁上开设有溢流孔71，溢流孔71靠近波纹管7的顶端。零位箱231的底部与回流管42之间连通有水箱回水管43，水箱回水管43上固定有水箱回水阀431，水箱回水阀431位于机箱1的外部。

参照图4所示，零位箱231内固接有与水坝板24平行的隔板一27，隔板一27的顶面抵触于顶盖2301的底面上，隔板一27和测量箱232远离水坝板24一侧的内壁之间垂直固接有隔板二28和隔板三29，隔板二28和隔板三29相互平行，隔板二28和隔板三29将测量箱232分割为腔室一201、腔室二202以及腔室三203，隔板二28和隔板三29将隔板一27和水坝板24之间的空间分割为腔室四204、腔室五205以及腔室六206，腔室四204与腔室一201相互靠近且底部之间相互连通，腔室五205位于腔室四204和腔室六206之间，腔室二202位于腔室一201和腔室三203之间，腔室四204的底部与零位箱231中隔板一27远离水坝板24一侧的腔室的底部相互连通。腔室一201和腔室二202的底面积相等，腔室一201和腔室二202的底面积之后与腔室三203的底面积一致。腔室五205和零位箱231中隔板一27远离水坝板24一侧的腔室之间通过连通管相互连通，腔室六206和零位箱231中隔板一27远离水坝板24一侧的腔室之间通过连通管相互连通。此外，腔室一201内固接有与水坝板24相互平行的隔板四30，隔板四30将腔室一201分割为进水腔2011和测距腔2012，测距腔2012位于隔板四30远离水坝板24的一侧，且测距腔2012与进水腔2011的底部之间相互连通，利用隔板四30，可以阻碍从溢流板上流出的水滴落至浮板91上，减少对浮板91的上浮造成影响。

参照图2和图4所示，测量箱232内设置有测量装置9，测量装置9包括浮板91和测距仪92，浮板91位于测距箱内，测距仪92位于水箱的上方，并位于测距箱的正上方，测距仪92的激光照射于浮板91的顶面。腔室五205中设置有水阀组件一93，腔室六206中设置有水阀组件二94，水阀组件一93包括密封板901和推杆902，推杆902的一端固接于密封板901的顶面，另一端伸出水箱位于水箱顶部的上方，水阀组件二94的构造与水阀组件一93的构造完全一致，水阀组件一93中的密封板901用于密封腔室五205中与零位箱231连通的孔口中，水阀组件二94中的密封板901用于密封腔室六206中与零位箱231连通的孔口中。因此，操作人员可以依据预测腔室一201中的水量，在试验前来选择是否使用腔室二202以及腔室三203，若同时使用腔室二202和腔室三203，则将腔室五205和腔室六206中的密封板901均打开。

参照图4所示，实验水箱2外设置有与回流管42连通的主排水管44，主排水管44与水坝板24相互平行，腔室一201中的测距腔2012和主排水管44之间连通有排水支管一45，排水支管一45上设置有排水阀一451，腔室二202和主排水管44之间连通有排水支管二46，排水支管二46上设置有排水阀二461，腔室三203和主排水管44之间连通有排水支管三47，排水支管三47上设置有排水阀三471，回流管42与主排水管44连通的一端位于排水支管一45和排水支管二46之间，主排水管44远离排水支管一45的一端开口且设置有主排水阀441。打开排水阀一451、排水阀二461以及排水阀三471，可以将测距腔2012、腔室二202以及腔室三203内的水排至回流管42内，当需要排出渗透仪时，可以打开主排水阀441将水排出渗透仪。打开水箱回水阀431，可以将收集箱22和零位箱231内的水排出至回流管42内。

参照图2和图5所示，机箱1的外侧壁上设置有伸缩波纹管7的升降机构8，升降机构8包括支撑底座81、中间座82、导向杆83、上支座84、下支座85、螺纹杆86、升降杆87、升降板88、连接板89、转接杆801，支撑底座81为长方体板，支撑底座81的长度方向与机箱1的侧壁相平行，支撑底座81垂直固接于机箱1的外侧壁上，支撑底座81位于机箱1侧壁的中部位置；中间座82为长方体板且长度方向与支撑底座81的长度方向一致，中间座82固接于机箱1的外侧壁上，中间座82位于支撑底座81的上方，并靠近机箱1的顶部；导向杆83设置有两根，两根导向杆83对称穿设于中间座82的两侧，并固接于中间座82上，导向杆83的一端固接于支撑底座81上，另一端位于中间座82的上方并靠近渗透箱21的中部。

参照图2和图5所示，上支座84固接于两个导向杆83的顶端之间；下支座85固定于机箱1的侧壁上并靠近中间座82的底面；升降杆87位于两个导向杆83之间，升降杆87穿设于中间座82中，且升降杆87的两端分别穿过上支座84和下支座85，升降杆87的顶部位于渗透箱21顶部的上方；螺纹杆86位于升降杆87远离机箱1的一侧，且螺纹杆86转动设置于上支座84和下支座85之间，螺纹杆86的顶部穿过上支座84并固接有手轮861；升降板88套设于升降杆87上并位于两侧的导向杆83之间，且升降板88固接于升降杆87上，升降板88远离升降杆87的一侧螺纹连接于螺纹杆86上；连接板89为条形板，连接板89的一端固接于升降杆87的顶端，另一端位于波纹管7顶端的上方；转接杆801的固接于波纹管7的顶端和连接板89远离升降杆87一端的底部之间。

操作人员利用手轮861转动螺纹杆86，螺纹杆86带动升降板88上下移动，升降板88带动升降杆87上下移动，升降杆87可以带动转接杆801上下移动，转接杆801可以带动波纹管7的顶端上下移动，进而可以调整波纹管7的高度。

本申请实施例一种土工布垂直渗透仪的实施原理为：

当需要进行试验时，将一个试样密封环1013置于圆台10111上，再试样土工布100平放于渗透孔211上的试样底座1011上，并将另一个试样密封环1013置于试样土工布100上，然后将试样夹环1012旋转至试样底座1011上，并压紧试样土工布100，然后关闭水箱回水阀431和水坝泄水阀，打开计量回水阀。按下电源开按钮11，给垂直渗透仪整机通电，按下运行按钮13，利用变量水泵5将循环储水箱3内的水抽入渗透箱21内，不断的向渗透向内注水，使得收集箱22内具有大量从试样土工布100上渗透下的水，并使得渗透出的水从隔板一27的底部进入腔室四204，腔室四204中的水从水坝板24的顶部溢出，溢出的水进入进水箱内，进水箱内的水从隔板四30进入测距箱内，此时打开排水阀一451，将水排出。

然后操作人员利用升降机构8将波纹管7的溢流孔71调整至预设高度，此时可以保证渗透箱21内的水位始终保持稳定高度，并通过速度调节按钮14调整抽入渗透箱21中水的流量，使得测量箱232的水位面稳定至与水坝板24的顶面平齐，稳定约30秒且测距箱内无水后，关闭排水阀一451，当测量箱232内有水进入后，可以通过测距仪92测量测距箱内的水位高度以及水位上升的所需时间，进而可以计算得出测距箱的水量，因而可以计算得出单位时间内试样土工布100的渗透率。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。