一种土壤渗透测试仪

技术领域

本发明涉及土壤渗透测试技术领域，具体是一种土壤渗透测试仪。

背景技术

在土壤真空预压的固结度计算中，压缩系数和渗透系数是计算精度的关键参数，压缩系数是与起始压力和最终压力相关的，渗透系数不是常量，其随着孔隙率的变化，渗透系数也会发生变化。

压缩系数以及e-p曲线可由固结试验单独测出，渗透系数可使用渗透试验单独测出，标准的渗透试验只能测试一定孔隙率和一定含水率下的渗透系数。

但是如果要通过固结试验和渗透试验，取得e-p-k曲线，需要对同一土质反复多次进行固结试验和渗透试验，而且将固结试验压缩后的土样用于做渗透试验，无论是标准固结试验，还是标准渗透试验，都无法对流塑状态的高含水率淤泥进行测试，且测试过程中不方便测量活塞的移动距离；因此，针对上述问题提出一种土壤渗透测试仪。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，无法对流塑状态的高含水率淤泥进行测试，且测试过程中不方便测量活塞的移动距离的问题，本发明提出一种土壤渗透测试仪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种土壤渗透测试仪，包括玻璃外筒，所述玻璃外筒的顶部和底部滑动插设有玻璃活塞，所述玻璃活塞的一端固接有透水石，所述透水石位于玻璃外筒内，上方所述玻璃活塞的顶端固接有连接块，所述连接块的顶部设置有重物，两个所述玻璃活塞内分布固接有第一硅胶管和第二硅胶管，所述第一硅胶管和第二硅胶管的一端固接有第一玻璃计量管和第二玻璃计量管，所述第一玻璃计量管和第二玻璃计量管的顶端固接有连接管，所述连接管的一端安装有外部真空泵，所述玻璃外筒的一侧设有测量组件；

所述测量组件包括异形筒，所述异形筒内开设有第一空腔和第二空腔，所述第一空腔与第二空腔连通，所述异形筒上滑动插设有测量柱，所述测量柱上设有刻度，所述测量柱的一端固接有连接绳，所述第二空腔的内壁上通过轴承转动连接有转轴，所述转轴上固接有导向轮，所述连接绳的一端绕过导向轮固接有第一圆板，所述第一圆板的底部与第一空腔的内壁之间固接有第一弹簧，所述测量柱的底端固接有底板，两个所述玻璃活塞上固接有连接柱，所述连接柱的一端与底板接触。

优选的，所述玻璃外筒上固接有两个固定块，所述固定块上固接有两个第一固定板，两个所述第一固定板之间通过轴承转动连接有螺纹杆，所述螺纹杆的一端固接有蜗轮，所述固定块上固接有第二固定板，两个所述第二固定板之间通过轴承转动连接有蜗杆，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述蜗杆的一端固接有转把，所述螺纹杆的表面螺纹连接有升降块，所述升降块与异形筒固定连接，所述升降块滑动连接在固定块上。

优选的，所述连接块的顶部和重物的顶部均开设有槽口，所述重物的底部固接有方块，所述方块位于连接块的槽口内，所述方块上开设有插槽，所述连接块上滑动插设有移动柱，所述移动柱的一端固接有拉板，所述移动柱的另一端固接有弧形块，所述弧形块插设在插槽内，所述连接块和重物的中部均开设有柱形空腔，所述移动柱的表面固接有第二圆板，所述第二圆板与柱形空腔内壁之间固接有第二弹簧，所述第二弹簧套设在移动柱的外侧。

优选的，所述异形筒上开设有通孔，所述通孔与第二空腔连通，所述测量柱滑动插设在通孔内。

优选的，所述固定块上开设有T形滑槽，所述升降块上固接有T形滑块，所述T形滑块滑动连接在T形滑槽内。

优选的，所述槽口的内壁开设有两个定位槽，所述方块上固接有两个定位条，所述定位条插设在对应的定位槽内。

优选的，所述连接块和重物内开设有限位孔，所述柱形空腔位于限位孔的中部，所述移动柱滑动插设限位孔内。

优选的，所述方块的底部设置为弧形切口，所述弧形切口与弧形块的弧面相适配。

本发明的有益之处在于：

1.本发明通过玻璃外筒、玻璃活塞、重物、第一硅胶管、第二硅胶管、第一玻璃计量管、第二玻璃计量管和连接管的结构设计，当启动真空泵和加载重物时，在圆柱体粘土试件两端产生真空负压和超孔隙水压力，迫使土体内的孔隙水由两端渗透出来，土体竖向收缩和横向收缩，两活塞间距发生变化，通过测量两活塞的距离的变化，计算出该级压力下固结后的孔隙率，加载后，部分水排出并保存在上下活塞的两个玻璃量管内，调整两个玻璃管液面的高差，在土体内产生一定的水力梯度，观察液面高程在某时间段的变化，便可计算出在某压力固结状态下渗透系数，实现了对流塑状态的高含水率淤泥进行测试的功能，解决了无法对流塑状态的高含水率淤泥进行测试的问题；

2.本发明通过测量组件的结构设计，当测试过程中，玻璃活塞会发生位移，玻璃活塞会带动连接柱压迫底板，底板带动测量柱伸出异形筒，测量柱通过连接绳带动第一圆板运动，第一弹簧被拉伸，可以根据测量柱伸出异形筒的刻度直接判断出玻璃活塞移动的距离，无需使用其他测量工具，实现了快速测量玻璃活塞位移距离的功能，解决了测试过程中不方便测量活塞的移动距离的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为实施例一的整体结构示意图；

图2为实施例一的整体剖视示意图；

图3为实施例一的局部立体结构示意图；

图4为实施例一的异形筒剖视示意图；

图5为实施例一的连接块和重物剖视示意图；

图6为实施例一的方块结构示意图；

图7为实施例一的异形筒结构示意图。

图中：1、玻璃外筒；2、玻璃活塞；3、透水石；4、连接块；5、重物；6、第一硅胶管；7、第二硅胶管；8、第一玻璃计量管；9、第二玻璃计量管；10、连接管；11、异形筒；12、第一空腔；13、第二空腔；14、测量柱；15、连接绳；16、转轴；17、导向轮；18、第一圆板；19、第一弹簧；20、底板；21、连接柱；22、固定块；23、第一固定板；24、螺纹杆；25、蜗轮；26、第二固定板；27、蜗杆；28、转把；29、升降块；30、槽口；31、方块；32、插槽；33、移动柱；34、拉板；35、弧形块；36、柱形空腔；37、第二圆板；38、第二弹簧；39、通孔；40、T形滑槽；41、T形滑块；42、定位槽；43、定位条；44、限位孔；45、弧形切口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-图7所示，一种土壤渗透测试仪，包括玻璃外筒1，所述玻璃外筒1的顶部和底部滑动插设有玻璃活塞2，所述玻璃活塞2的一端固接有透水石3，所述透水石3位于玻璃外筒1内，上方所述玻璃活塞2的顶端固接有连接块4，所述连接块4的顶部设置有重物5，两个所述玻璃活塞2内分布固接有第一硅胶管6和第二硅胶管7，所述第一硅胶管6和第二硅胶管7的一端固接有第一玻璃计量管8和第二玻璃计量管9，所述第一玻璃计量管8和第二玻璃计量管9的顶端固接有连接管10，所述连接管10的一端安装有外部真空泵，所述玻璃外筒1的一侧设有测量组件；

所述测量组件包括异形筒11，所述异形筒11内开设有第一空腔12和第二空腔13，所述第一空腔12与第二空腔13连通，所述异形筒11上滑动插设有测量柱14，所述测量柱14上设有刻度，所述测量柱14的一端固接有连接绳15，所述第二空腔13的内壁上通过轴承转动连接有转轴16，所述转轴16上固接有导向轮17，所述连接绳15的一端绕过导向轮17固接有第一圆板18，所述第一圆板18的底部与第一空腔12的内壁之间固接有第一弹簧19，所述测量柱14的底端固接有底板20，两个所述玻璃活塞2上固接有连接柱21，所述连接柱21的一端与底板20接触；

工作时，将流塑状的粘土的盛入玻璃外筒1，为解决粘土和玻璃外筒1间的摩擦力问题，粘土和玻璃外筒1间加设透明胶套，胶套和玻璃外筒1间抹凡士林润滑，采用抽真空与重物5相结合，使样品在压缩使处于微收缩状态，即减小摩擦力，又使样本不至收缩太大影响体积测量的精度，玻璃外筒1可以上下移动，以检查摩擦力的大小，采用抽真空和重物5的联合荷载方式，通过抽真空让土体产生横向收缩，减小侧向压力和对侧壁的摩擦力，通过加载重物5，减少侧向收缩幅度，有利于体积测量，透水石3渗出面和闭合板间仅保留微小孔隙，减小空气滞留，玻璃外筒1、透明胶套、上下透水石3，形成具有体积形状稳定的圆柱体容器，可满足装载流状性高含水率粘土的要求，透水石3通过两个硅胶管与真空泵连接，当启动真空泵和加载重物5时，在圆柱体粘土试件两端产生真空负压和超孔隙水压力，迫使土体内的孔隙水由两端渗透出来，土体进行竖向收缩和横向收缩，两玻璃活塞2间距发生变化，从而推算出土体在一定压力和时间下的孔隙率变化，真空负压和重物5压力的比例约为三比一，当第一级加载压缩稳定后，通过测量两玻璃活塞2的距离的变化，计算出该级压力下固结后的孔隙率，加载后，部分水排出并保存在上下活塞的第一玻璃计量管8和第二玻璃计量管9内，调整两个玻璃量管液面的高差，在土体内产生一定的水力梯度，观察液面高程在某时间段的变化，便可计算出在某压力固结状态下渗透系数，继续加下一级荷载，重复压缩和渗透试验，当需要测量两玻璃活塞2的距离的变化，在测试过程中，两个玻璃活塞2会向中间运动，玻璃活塞2带动连接柱21运动，连接柱21会将两个底板20向中间顶，底板20带动测量柱14运动，测量柱14通过连接绳15带动第一圆板18运动，第一弹簧19被拉伸，测量柱14会伸出异形筒11，根据测量柱14上的刻度即可知道测量柱14移动的距离。

所述玻璃外筒1上固接有两个固定块22，所述固定块22上固接有两个第一固定板23，两个所述第一固定板23之间通过轴承转动连接有螺纹杆24，所述螺纹杆24的一端固接有蜗轮25，所述固定块22上固接有第二固定板26，两个所述第二固定板26之间通过轴承转动连接有蜗杆27，所述蜗杆27与蜗轮25啮合，所述蜗杆27的一端固接有转把28，所述螺纹杆24的表面螺纹连接有升降块29，所述升降块29与异形筒11固定连接，所述升降块29滑动连接在固定块22上；

工作时，在一开始设置玻璃活塞2时，由于玻璃外筒1内的土壤量不同，导致玻璃活塞2的初始位置不同，转动转把28，转把28带动蜗杆27转动，蜗杆27带动蜗轮25转动，蜗轮25带动螺纹杆24转动，螺纹杆24带动升降块29运动，升降块29带动异形筒11运动，使底板20刚好与连接柱21的一端接触，此时测量柱14保持在零刻度位置。

所述连接块4的顶部和重物5的顶部均开设有槽口30，所述重物5的底部固接有方块31，所述方块31位于连接块4的槽口30内，所述方块31上开设有插槽32，所述连接块4上滑动插设有移动柱33，所述移动柱33的一端固接有拉板34，所述移动柱33的另一端固接有弧形块35，所述弧形块35插设在插槽32内，所述连接块4和重物5的中部均开设有柱形空腔36，所述移动柱33的表面固接有第二圆板37，所述第二圆板37与柱形空腔36内壁之间固接有第二弹簧38，所述第二弹簧38套设在移动柱33的外侧；

工作时，当需要继续加载重物5时，直接将另一个重物5放置在重物5上，方块31进入槽口30内，方块31的弧形切口45与弧形块35接触，会压迫弧形块35往回运动，弧形块35带动移动柱33往左运动，第二弹簧38被压缩，弧形块35会进入插槽32内，将方块31固定在槽口30内，完成重物5的加载，可以防止在测量过程中重物5掉落，当需要取下重物5时，拉动拉板34，拉板34带动移动柱33和弧形块35运动，使弧形块35离开插槽32，即可取出重物5。

所述异形筒11上开设有通孔39，所述通孔39与第二空腔13连通，所述测量柱14滑动插设在通孔39内；

工作时，在测量柱14运动过程中，测量柱14在通孔39内滑动，将测量柱14和底板20限位在竖直方向上。

所述固定块22上开设有T形滑槽40，所述升降块29上固接有T形滑块41，所述T形滑块41滑动连接在T形滑槽40内；

工作时，在升降块29运动过程中，升降块29带动T形滑块41在T形滑槽40内滑动，将升降块29限位在竖直方向上。

所述槽口30的内壁开设有两个定位槽42，所述方块31上固接有两个定位条43，所述定位条43插设在对应的定位槽42内；

工作时，在安装重物5时，使方块31上的定位条43插设进定位槽42内，起到定位作用，可以使弧形块35刚好插设进插槽32内。

所述连接块4和重物5内开设有限位孔44，所述柱形空腔36位于限位孔44的中部，所述移动柱33滑动插设限位孔44内；

工作时，在移动柱33运动过程中，移动柱33在限位孔44内滑动，将弧形块35和移动柱33限位在水平方向上。

所述方块31的底部设置为弧形切口45，所述弧形切口45与弧形块35的弧面相适配；

工作时，当方块31的底部与弧形块35接触时，弧形切口45可以压迫弧形块35向左运动。

工作原理：使用时，将流塑状的粘土的盛入玻璃外筒1，为解决粘土和玻璃外筒1间的摩擦力问题，粘土和玻璃外筒1间加设透明胶套，胶套和玻璃外筒1间抹凡士林润滑，采用抽真空与重物5相结合，使样品在压缩使处于微收缩状态，即减小摩擦力，又使样本不至收缩太大影响体积测量的精度，玻璃外筒1可以上下移动，以检查摩擦力的大小，采用抽真空和重物5的联合荷载方式，通过抽真空让土体产生横向收缩，减小侧向压力和对侧壁的摩擦力，通过加载重物5，减少侧向收缩幅度，有利于体积测量，透水石3渗出面和闭合板间仅保留微小孔隙，减小空气滞留，玻璃外筒1、透明胶套、上下透水石3，形成具有体积形状稳定的圆柱体容器，可满足装载流状性高含水率粘土的要求，透水石3通过两个硅胶管与真空泵连接，当启动真空泵和加载重物5时，在圆柱体粘土试件两端产生真空负压和超孔隙水压力，迫使土体内的孔隙水由两端渗透出来，土体进行竖向收缩和横向收缩，两玻璃活塞2间距发生变化，从而推算出土体在一定压力和时间下的孔隙率变化，真空负压和重物5压力的比例约为三比一，当第一级加载压缩稳定后，通过测量两玻璃活塞2的距离的变化，计算出该级压力下固结后的孔隙率，加载后，部分水排出并保存在上下活塞的第一玻璃计量管8和第二玻璃计量管9内，调整两个玻璃量管液面的高差，在土体内产生一定的水力梯度，观察液面高程在某时间段的变化，便可计算出在某压力固结状态下渗透系数，继续加下一级荷载，重复压缩和渗透试验，当需要测量两玻璃活塞2的距离的变化，在测试过程中，两个玻璃活塞2会向中间运动，玻璃活塞2带动连接柱21运动，连接柱21会将两个底板20向中间顶，底板20带动测量柱14运动，测量柱14通过连接绳15带动第一圆板18运动，第一弹簧19被拉伸，测量柱14会伸出异形筒11，根据测量柱14上的刻度即可知道测量柱14移动的距离，在一开始设置玻璃活塞2时，由于玻璃外筒1内的土壤量不同，导致玻璃活塞2的初始位置不同，转动转把28，转把28带动蜗杆27转动，蜗杆27带动蜗轮25转动，蜗轮25带动螺纹杆24转动，螺纹杆24带动升降块29运动，升降块29带动异形筒11运动，使底板20刚好与连接柱21的一端接触，此时测量柱14保持在零刻度位置，当需要继续加载重物5时，直接将另一个重物5放置在重物5上，方块31进入槽口30内，方块31的弧形切口45与弧形块35接触，会压迫弧形块35往回运动，弧形块35带动移动柱33往左运动，第二弹簧38被压缩，弧形块35会进入插槽32内，将方块31固定在槽口30内，完成重物5的加载，可以防止在测量过程中重物5掉落，当需要取下重物5时，拉动拉板34，拉板34带动移动柱33和弧形块35运动，使弧形块35离开插槽32，即可取出重物5。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。