一种多孔介质毛细水上升高度的试验方法

摘要

一种多孔介质毛细水上升高度的试验方法，其特征是利用一种试验装置量测毛细水上升高度。该装置各部件关联如下：水箱(1)通过下水管(2)与测压管(6)连接，测压管(6)通过塑料管(18)与毛细管(9)连接，下水管(2)通过补水管(19)与测压管(6)连接，补水管(19)通过补水管开关(20)控制，测压管(6)连接有溢水管(7)，下透水石(10)上面铺有粗砂(11)，粗砂(11)上面安装有上透水石(12)，上透水石(12)表面铺有滤纸，滤纸上面装有试样(16)，试样筒(17)连接排气管(14)，试样筒(17)安装有多个取土孔塞(15)。该测量方法所用仪器制造简单，测量精度高，使用方便，满足样品毛细水上升高度控制要求，可以直接测定各种多孔介质包括砂、砂土、粉土的毛细水上升高度与速率等参数，可用于土木工程中遇到的各种多孔介质毛细水上升高度与速率等参数的室内或现场测试。

说明书

技术领域

本发明是一种土工测试方法，属于土木(岩土)工程技术领域。

背景技术

多孔介质中的毛细现象在自然界普遍存在，其内部两相流动，不论是对介质本身还是多相流系统，都有着广泛的工程应用背景。土中毛细现象是由于土粒与水分子之间的相互吸引力以及水的表面张力而产生。毛细水上升高度试验可以求出土内毛细水的上升高度及其上升速度，用于估测地下水位升高时，某些地区是否会变成沼泽或盐碱化，建筑物有无被浸湿的可能性等问题，并可用来推算降低地下水位的必要深度。目前测定毛细水上升高度的方法较多，每种方法针对不同种类的多孔介质，且还没有实现规范化操作。该申请就是要发明一种试验装置，以适用于多种多孔介质毛细水上升高度与速率的测量。

发明内容

本发明目的是提供一种适用于多孔介质的毛细水上升高度测量装置，解决砂土或粉土中毛细水上升高度与速率的量测问题。

本发明的技术解决方案，其特征是利用一种试验装置量测毛细水上升高度，该装置包括水箱1，下水管2，下水管开关3，三通接头4，三通开关5，测压管6，溢水管7，溢水管开关8，毛细管9，下透水石10，粗砂11，上透水石12，排气管开关13，排气管14，取土孔塞15，试样16，试样筒17，塑料管18，补水管19，补水管开关20。水箱1通过下水管2与测压管6连接，测压管6通过塑料管18与毛细管9连接，下水管2通过补水管19与测压管6连接，补水管19通过补水管开关20控制，下水管2安装有下水管开关3，三通接头4安装有三通开关5，测压管6连接有溢水管7，溢水管7通过溢水管开关8控制，下透水石10上面铺有粗砂11，粗砂11上面安装有上透水石12，上透水石12表面铺有滤纸，滤纸上面装有试样16，试样筒17连接排气管14，排气管14通过排气管开关13控制，试样筒17安装有多个取土孔塞15，试样筒17厚度大于0.5cm，内径大于3-4cm，测压管6外壁带有刻度值，最小刻度为1mm，刻度0点位于刻度值顶部，并与上透水石12顶面齐平。

本发明优点：

仪器制造简单，测量精度高，使用方便，满足样品毛细水上升高度控制要求，可以直接测定各种多孔介质包括砂、砂土、粉土的毛细水上升高度与速率等参数。本发明适用范围：

可用于土木工程中遇到的各种多孔介质毛细水上升高度与速率等参数的室内或现场测试。

附图说明：

图1是测量多孔介质毛细水上升高度的试验方法所用试验装置的结构示意图。其中有：水箱1，下水管2，下水管开关3，三通接头4，三通开关5，测压管6，溢水管7，溢水管开关8，毛细管9，下透水石10，粗砂11，上透水石12，排气管开关13，排气管14，取土孔塞15，试样16，试样筒17，塑料管18，补水管19，补水管开关20。

具体实施方式：

实施例：用于量测多孔介质毛细水上升高度的试验方法如下：

(1)砂土毛细水上升高度的试验方法：

①将下透水石10放入试样管17内，在下透水石10上面铺1cm厚粗砂11，粗砂11上面安装上透水石12，上透水石12上面铺一层滤纸；

②取1.5kg风干砂土，分散撒入试样管17中，用捣棒轻轻捣实，达到所需的干密度，此时测压管6上部0点刻度值应于试样16下表面齐平；

③关闭下水管开关3、三通开关5和补水管开关20，打开溢水管开关8和排气管开关13，将水箱1中注满水；

④打开下水管开关3，使水缓慢流入测压管6和毛细管9中，待水浸湿上透水石12排气后，关闭排气管开关13；

⑤待水开始浸湿试样16底部，且溢水管7开始有水溢出后，关闭下水管开关3，并开始计时，经过5、10、20、30、60min各记录一次毛细水上升高度，以后根据毛细水上升程度与砂土颜色的深浅，每隔数小时记录一次，获得毛细水上升高度，绘制毛细水上升高度与时间曲线，获得毛细水上升速率；

⑥试验进行中，当溢水管7无水滴下时，反复缓慢间断开启补水管开关20，向测压管6注水，至溢水管7有水滴下时，关闭补水管开关20；

⑦试验结束后，从上到下打开试样筒17的取土孔塞15，用小勺舀出适量试样16，进行含水率测试，绘制试样16含水率与毛细水上升高度曲线。

(2)粉土毛细水上升高度的试验方法：

①将下透水石10放入试样管17内，在下透水石10上面铺1cm厚粗砂11，粗砂11上面安装上透水石12，上透水石12上面铺一层滤纸；

②取风干粉土1.5kg，分散撒入试样管17中，用捣棒轻轻捣实，达到所需的干密度后，，试样16周边与试样筒17接触部位用石蜡密封，此时测压管顶部0点刻度值应于试样16下表面齐平；

③当采用原状粉土样品时，先量测样品含水率与密度，然后将粉土样品直径削成试样筒17内径大小，样品高度为直径的两倍，将样品缓慢放入试样筒17后，试样16周边与试样筒17接触部位用石蜡密封，此时测压管顶部0点刻度值应于试样16下表面齐平；

④依次关闭下水管开关3、三通开关5、补水管开关20和溢水管开关8，打开排气管开关13，将水箱1中注满水；

⑤打开下水管开关3，使水缓慢流入测压管6和毛细管9中，待水浸湿上透水石12排气后，关闭排气管开关13；

⑥徐徐间断开或关下水管开关3，使水缓缓地由下而上的饱和试样16，至试样16表面见水时，关闭下水管开关3；

⑦徐徐开三通开关5，使测压管6水面缓慢逐渐下降，至管内水面停止下降或开始升高时，记下此时测压管6中水面刻度值读数，即为此次试验试样16的毛细水上升高度；

⑧重复⑤-⑦，取2次测定结果的算术平均值，即为该试样16的毛细水上升高度；

⑨试验结束后，从上到下打开试样筒17的取土孔塞15，用小勺舀出适量试样16，进行含水率测试，绘制试样16含水率与毛细水上升高度曲线。