渗透系数并联式间接测定装置及方法

专利2025-11-11  1


本发明属于渗透系数测定,尤其涉及渗透系数并联式间接测定装置及方法。


背景技术:

1、渗透系数的测定是水文地质勘探和岩土学科科研中必须要测定的关键参数,其测定需便捷、规范和稳定。传统渗透测试方法需同时测定流量和水头差,直接套用达西定律公式测定待测试样渗透系数,需保证水头恒定,操作不便,且有累积误差增多的风险。

2、具体的,现有常水头渗透仪在测定时,需要3人同时操作才能实现渗透系数测定,3人分别负责:控制水头恒定、观测水头数据、记录测量时间段内的流量并计时。

3、因此,现有技术方案存在待测参量过多(渗水量、水头差、时间)、测试不便(控制水头)、参与人员多(至少3人)、部分装置的结构过于复杂的不足。


技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足,本发明提供了渗透系数并联式间接测定装置及方法,基于渗阻视角,进行渗透系数的间接测定,将渗流试件视为阻碍渗流流动的元件,将其置于存在水头差的系统中,类比电阻值测定的安阻法,提出新的渗透系数间接测试思路。

2、为实现上述目的,本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案:

3、本发明第一方面提供了渗透系数并联式间接测定装置。

4、渗透系数并联式间接测定装置,包括测试架,所述测试架顶部设置有供压器,所述供压器底部连接三通的进口,三通的两个出口分别连接有标定渗阻元件和待测渗阻元件,所述标定渗阻元件和待测渗阻元件的底部分别设置有a阀和b阀;所述测试架底部设置有两个容器,两个所述容器分别与标定渗阻元件和待测渗阻元件位置相对应。

5、可选的,所述供压器与三通进口之间、标定渗阻元件和待测渗阻元件与三通出口之间均为螺纹连接。

6、可选的,所述供压器、标定渗阻元件和待测渗阻元件的底部均设置有凸起,所述凸起外侧和三通的两个出口处均设置有外螺纹;所述三通进口处、第一渗阻元件和第二渗阻元件的顶部均设置有螺纹孔,所述螺纹孔内设置有内螺纹;所述内螺纹和外螺纹相适配。

7、可选的,所述标定渗阻元件和待测渗阻元件的底部均设置有滤网,所述a阀和b阀为球阀。

8、可选的,所述测试架包括底盘和倒l型支架,所述底盘和倒l型支架固定连接,所述供压器设置于倒l型支架顶部,两个容器设置于底盘顶部。

9、可选的,所述容器为带刻度烧杯。

10、可选的,所述供压器内部设置有容纳空腔。

11、可选的,所述标定渗阻元件的渗透系数为已知,所述待测渗阻元件内设置有待测试样。

12、本发明第二方面提供了渗透系数并联式间接测定方法。

13、渗透系数并联式间接测定方法,包括以下步骤:

14、制样:准备待测试样;

15、安装待测试样:将待测试样装进待测渗阻元件壳体内,旋紧b阀,安装所有元件,形成渗透系数并联式间接测定装置;

16、加水:完全开启a阀和b阀,并向供压器内施加足够水位;

17、待a阀和b阀处流量稳定后,先关闭a阀和b阀,并于设定时间后立即开启,通过两个容器来分别测定相同时间段内标定渗阻元件和待测渗阻元件的流量大小;

18、计算待测试样的渗透系数:

19、

20、其中,k2为待测渗阻元件的渗透系数;k1为标定渗阻元件内介质的渗透系数,为已知;l1为标定渗阻元件的渗透长度;l2为待测渗阻元件的渗透长度;a1为标定渗阻元件的横截面积;a2为待测渗阻元件的横截面积;q1为标定渗阻元件的流量,q2为待测渗阻元件的流量。

21、可选的,还包括:

22、换用不同的标定渗阻元件重复测定,剔除异常值,求取第二渗阻元件渗透系数的平均值。

23、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果:

24、1、本发明提供了一种渗透系数并联式间接测定装置及方法,可根据单个测试量(渗水量),快速的进行渗透系数测试,减少了误差来源,测试精度较高,同时测试简便,1~2人即可完成一组测试。

25、2、本发明可改用不同数量级的标定元件,进行多次测量,有利于验证测试准确性。

26、3、本发明为可拆卸式装置,各部件整体结构简单,便于组装和拆卸,提高了安装和测试的效率。

27、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。



技术特征:

1.渗透系数并联式间接测定装置,其特征在于,包括测试架,所述测试架顶部设置有供压器,所述供压器底部连接三通的进口,三通的两个出口分别连接有标定渗阻元件和待测渗阻元件,所述标定渗阻元件和待测渗阻元件的底部分别设置有a阀和b阀;所述测试架底部设置有两个容器,两个所述容器分别与标定渗阻元件和待测渗阻元件位置相对应。

2.如权利要求1所述的渗透系数并联式间接测定装置,其特征在于,所述供压器与三通进口之间、标定渗阻元件和待测渗阻元件与三通出口之间均为螺纹连接。

3.如权利要求2所述的渗透系数并联式间接测定装置,其特征在于,所述供压器、标定渗阻元件和待测渗阻元件的底部均设置有凸起,所述凸起外侧和三通的两个出口处均设置有外螺纹;所述三通进口处、第一渗阻元件和第二渗阻元件的顶部均设置有螺纹孔,所述螺纹孔内设置有内螺纹;所述内螺纹和外螺纹相适配。

4.如权利要求1所述的渗透系数并联式间接测定装置,其特征在于,所述标定渗阻元件和待测渗阻元件的底部均设置有滤网,所述a阀和b阀为球阀。

5.如权利要求1所述的渗透系数并联式间接测定装置,其特征在于,所述测试架包括底盘和倒l型支架,所述底盘和倒l型支架固定连接,所述供压器设置于倒l型支架顶部,两个容器设置于底盘顶部。

6.如权利要求5所述的渗透系数并联式间接测定装置,其特征在于,所述容器为带刻度烧杯。

7.如权利要求5所述的渗透系数并联式间接测定装置,其特征在于,所述供压器内部设置有容纳空腔。

8.如权利要求1所述的渗透系数并联式间接测定装置,其特征在于,所述标定渗阻元件的渗透系数为已知,所述待测渗阻元件内设置有待测试样。

9.渗透系数并联式间接测定方法,其特征在于,包括以下步骤:

10.如权利要求9所述的渗透系数并联式间接测定方法,其特征在于,还包括:


技术总结
本发明提出了渗透系数并联式间接测定装置及方法,涉及渗透系数测定技术领域。包括测试架,所述测试架顶部设置有供压器,所述供压器底部连接三通的进口,三通的两个出口分别连接有标定渗阻元件和待测渗阻元件,所述标定渗阻元件和待测渗阻元件的底部分别设置有A阀和B阀;所述测试架底部设置有两个容器,两个所述容器分别与标定渗阻元件和待测渗阻元件位置相对应。本发明基于渗阻视角,进行渗透系数的间接测定,将渗流试件视为阻碍渗流流动的元件,将其置于存在水头差的系统中,类比电阻值测定的安阻法,提出新的渗透系数间接测试思路。

技术研发人员:潘东东,卜凡林,许振浩,王志洋,赵晟喆,亢金涛,卜泽华
受保护的技术使用者:山东大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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