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多场景土体渗流和盐迁移规律的检测方法

阅读:379发布:2020-05-16

专利汇可以提供多场景土体渗流和盐迁移规律的检测方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种多场景土体渗流和 水 盐迁移规律的检测方法,该检测方法包括样本土体装填步骤、模拟降雨检测分析步骤、模拟 地下水 位 波动 检测分析步骤以及模拟 温度 检测分析步骤,该多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法利用实验室对样本土体进行多个自然场景模拟,并检测样本土体渗流和水盐迁移规律,具有操作简单、节省人 力 物力、检测结果精准的优点。,下面是多场景土体渗流和盐迁移规律的检测方法专利的具体信息内容。

1.一种多场景土体渗流和盐迁移规律的检测方法,其特征在于,包括:
样本土体装填步骤,将采集来的样本土体装填于土体渗流试验装置的土体装填空间中,形成样本土体;
模拟降雨检测分析步骤,利用土体渗流试验装置模拟不同降雨强度对所述样本土体进行人工降雨影响并对不同降雨强度下所述样本土体的土水势、含水率以及含盐量的数值进行检测得到降雨影响数值,记录所述降雨影响数值并分析不同降雨强度下所述样本土体的土体渗流和水盐迁移规律;
模拟地下水波动检测分析步骤,利用所述土体渗流试验装置模拟不同地下水位升降速率对所述样本土体进行人工水位波动影响并对不同地下水位升降速率下所述样本土体的土水势、含水率以及含盐量的数值进行检测得到地下水位波动影响数值,记录所述地下水位波动影响数值并分析不同地下水位升降速率下所述样本土体的土体渗流和水盐迁移规律;以及
模拟温度检测分析步骤,利用所述土体渗流试验装置模拟不同温度对所述样本土体进行温度影响并对不同温度下所述样本土体的土水势、含水率、温度以及含盐量的数值进行检测得到温度影响数值,记录所述温度影响数值并分析不同温度下所述样本土体的土体渗流和水盐迁移规律。
2.根据权利要求1所述的多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法,其特征在于,所述土体渗流试验装置包括透明水箱、立柱、内部形成为所述土体装填空间的透明桶、数据传感装置以及数据采集装置;
所述透明水箱通过高度调节底座固定于所述立柱的位于所述透明桶的上方的位置处,所述高度调节底座能够对所述透明水箱相对于所述立柱的高度进行调节,在所述透明水箱的箱体壁面上和所述立柱上分别设置有沿竖直方向延伸的刻度;
在所述透明桶的顶部设置有上恒温板,在所述透明桶的底部设置有下恒温板,且,在所述上恒温板上插设有用于向所述土体装填空间的内部喷淋的喷淋管;
在所述透明桶的底部的侧壁上设置有透明桶进水口和透明桶出水口,在所述水箱的底部设置有第一出水口和第二出水口,所述第一出水口通过下部进水软管与所述透明桶进水口连接,所述第二出水口通过上部进水软管与所述喷淋管连接;
在所述上部进水软管上设置有喷淋,在所述下部进水软管上设置有进水阀,在所述透明桶出水管上设置有出水阀;
所述数据传感装置包括多组张计和土壤水分温度电导率集成传感器,所述多组张力计和土壤水分温度电导率集成传感器沿竖直方向在所述透明桶体的周壁等间隔布置,各组张力计和土壤水分温度电导率集成传感器分别包括各自的一个张力计和一个土壤水分温度电导率集成传感器,且,所述一个张力计与所述一个土壤水分温度电导率集成传感器的高度相同,
各个所述张力计的感应端和各个所述土壤水分温度电导率集成传感器的感应端分别穿过所述透明桶的桶壁伸入至所述透明桶的内部,且各个所述张力计和各个所述土壤水分温度电导率集成传感器分别与所述数据采集装置电连接。
3.根据权利要求2所述的多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法,其特征在于,所述样本土体装填步骤包括:
在所述透明桶的底部均匀铺设碎石垫层、在所述碎石垫层的顶部铺设镂空隔板、在所述镂空隔板的顶部铺设至少一层润湿的纱布、向所述透明桶的内部分层填入采集来的样本土体。
4.根据权利要求3所述的多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法,其特征在于,所述样本土体装填步骤还包括在所述透明桶的底部均匀铺设碎石垫层之前的:
在所述透明桶的内壁上设置覆盖所述透明桶进水口的金属网。
5.根据权利要求3所述的多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法,其特征在于,所述样本土体装填步骤还包括向所述透明桶的内部分层填入采集来的样本土体之后的:
在所述透明桶的顶部设置镂空桶盖,并在所述镂空桶盖的顶部铺设至少一层润湿的纱布。
6.根据权利要求1所述的多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法,其特征在于,在所述样本土体装填步骤之前还包括样本土体处理步骤:
将本样自然晾干后碾碎得到初始样本土体,使用圆孔筛对所述初始样本土体进行筛分得到所述样本土体。
7.根据权利要求2所述的多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法,其特征在于,所述模拟降雨检测分析步骤包括:
降雨入渗初始状态调整步骤,利用所述高度调节底座调整所述透明水箱的高度,记录所述立柱和所述透明水箱上的刻度值,用秒表记录时间;打开所述喷淋阀模拟降雨,当降雨产生的水位完全超过所述样本土体的顶面从而使所述样本土体浸水达到饱和后,关闭所述喷淋阀;打开所述透明桶出水阀,使所述样本土体中的水自然流出;每间隔3min记录一次所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的含水率,当连续记录3次,含水率都相近时,即认为该状态为降雨入渗初始状态,随后关闭所述透明桶出水阀;
不排水状态下的模拟降雨检测分析步骤,打开所述喷淋阀,记录所述透明水箱的水位刻度,通过改变所述喷淋阀的阀开度,模拟不同的降雨强度,用秒表记录降雨历时,每隔
2min记录一次各个所述张力计表示的读数以及各个所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的含水率和含盐量,得到不排水状态下的降雨影响数值,并分析不同降雨强度下所述样本土体的土体渗流和水盐迁移规律;以及
排水状态下的模拟降雨检测分析步骤,打开所述喷淋阀和所述透明桶出水阀,记录所述透明水箱的水位刻度,通过改变所述喷淋阀的阀门开度,模拟不同的降雨强度,用秒表记录降雨历时,每隔1min记录一次各个所述张力计的读数以及各个所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的含水率和含盐量,得到排水状态下的降雨影响数值,并分析不同降雨强度下所述样本土体的土体渗流和水盐迁移规律。
8.根据权利要求2所述的多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法,其特征在于,所述模拟地下水位波动检测分析步骤包括:
地下水位波动初始状态调整步骤,调整所述透明水箱的高度,记录所述立柱和所述透明水箱上的刻度值,用秒表记录时间;打开所述进水阀,使水位完全淹没所述样本土体,所述样本土体浸水达到饱和后,关闭所述进水阀,打开所述出水阀,使所述样本土体中的水自然流出;每间隔3min记录一次所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的含水率,当连续记录3次,含水率均接近时,即认为该状态为地下水位波动初始状态,随后关闭所述出水阀;
不排水状态下的地下水位波动模拟检测分析步骤,利用所述高度调节底座调整所述透明水箱的高度,模拟水库水位升降,记录所述立柱和所述透明水箱上的刻度值,用秒表记录时间;打开所述进水阀,每隔2min记录一次各个所述张力计表示的读数以及各个所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的含水率和含盐量;
固定所述透明水箱的高度,记录所述立柱和所述透明水箱上的刻数,用秒表记录时间,通过调整所述进水阀的开度,控制水位的变化速率,模拟地下水位升降的变化速率,每隔
1min记录一次各个所述张力计表示的读数以及各个所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的含水率和含盐量;以及
排水状态下的地下水位波动模拟检测分析步骤,固定所述透明水箱的高度,记录所述立柱和所述透明水箱上的刻数,用秒表记录时间,通过调整所述出水阀的开度,模拟不同排水速率下土体的渗流过程,然后打开出水阀,使水自然流出,每隔1min记录一次各个所述张力计表示的读数以及各个所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的含水率和含盐量。
9.根据权利要求2所述的多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法,其特征在于,所述模拟温度检测分析步骤包括:
改变所述上恒温板和所述下恒温板的温度,记录各个所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的温度,得到温度影响数值,并分析不同温度下所述样本土体的土体渗流和水盐迁移规律。
10.根据权利要求2所述的多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法,其特征在于,每相邻两个所述张力计的测试端之间的竖直间隔为10cm,且最上部的所述张力计的测试端与所述样本土体的顶面之间的竖直间隔、最下部的所述张力计的测试端与所述样本土体的底面之间的竖直间隔分别为10cm;并且,
每相邻两个所述土壤水分温度电导率集成传感器的测试端之间的竖直间隔为10cm,且最上部的所述土壤水分温度电导率集成传感器的测试端与所述样本土体的顶面之间的竖直间隔、最下部的所述土壤水分温度电导率集成传感器的测试端与所述样本土体的底面之间的竖直间隔分别为10cm。

说明书全文

多场景土体渗流和盐迁移规律的检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法。

背景技术

[0002] 我国幅员辽阔,地质、地貌多变复杂,有青藏高原、黄土高原、华北平原,不同的地理位置气候条件形成了不同的土体土壤,这也就导致了对不同的土体进行勘测研究时,需要大量的实地勘测研究,花费大量的人物力。
[0003] 传统的土体勘测研究方法有实地原型勘测法和计算机模拟勘测法,但这两种方法或多或少存在有各自的缺点。例如实地原型勘测法需要到实地深埋土体渗流试验装置,但此种方法耗费大量的人力物力,且观测尺度大,影响因素多;计算机模拟勘测法是通过建立土体理论计算模型或数值模型,如建立土体组成成分模型、土体密度模型等,并引入大量假设,并对实际工程的复杂性进行了简化处理,得到结果往往与实际情况出入较大。
[0004] 公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术

发明内容

[0005] 本发明是鉴于上述问题而提出的,其目的在于提供一种多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法。
[0006] 该多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法利用实验室对样本土体进行多个自然场景模拟,并检测样本土体渗流和水盐迁移规律,具有操作简单、节省人力物力、检测结果精准的优点。
[0007] 为实现本发明的目的采用如下的技术方案:
[0008] 一种多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法,该方法包括:
[0009] 样本土体装填步骤,将采集来的样本土体装填于土体渗流试验装置的土体装填空间中,形成样本土体;
[0010] 模拟降雨检测分析步骤,利用所述土体渗流试验装置模拟不同降雨强度对所述样本土体进行人工降雨影响并对不同降雨强度下所述样本土体的土水势、含水率以及含盐量的数值进行检测得到降雨影响数值,记录所述降雨影响数值并分析不同降雨强度下所述样本土体的土体渗流和水盐迁移规律;
[0011] 模拟地下水波动检测分析步骤,利用所述土体渗流试验装置模拟不同地下水位升降速率对所述样本土体进行人工水位波动影响并对不同地下水位升降速率下所述样本土体的土水势、含水率以及含盐量的数值进行检测得到地下水位波动影响数值,记录所述地下水位波动影响数值并分析不同地下水位升降速率下所述样本土体的土体渗流和水盐迁移规律;以及
[0012] 模拟温度检测分析步骤,利用所述土体渗流试验装置模拟不同温度对所述样本土体进行温度影响并对不同温度下所述样本土体的土水势、含水率、温度以及含盐量的数值进行检测得到温度影响数值,记录所述温度影响数值并分析不同温度下所述样本土体的土体渗流和水盐迁移规律。
[0013] 进一步地,
[0014] 所述土体渗流试验装置包括透明水箱、立柱、内部形成为所述土体装填空间的透明桶、数据传感装置以及数据采集装置;
[0015] 所述透明水箱通过高度调节底座固定于所述立柱的位于所述透明桶的上方的位置处,所述高度调节底座能够对所述透明水箱相对于所述立柱的高度进行调节,在所述透明水箱的箱体壁面上和所述立柱上分别设置有沿竖直方向延伸的刻度;
[0016] 在所述透明桶的顶部设置有上恒温板,在所述透明桶的底部设置有下恒温板,且,在所述上恒温板上插设有用于向所述土体装填空间的内部喷淋的喷淋管;
[0017] 在所述透明桶的底部的侧壁上设置有透明桶进水口和透明桶出水口,在所述水箱的底部设置有第一出水口和第二出水口,所述第一出水口通过下部进水软管与所述透明桶进水口连接,所述第二出水口通过上部进水软管与所述喷淋管连接;
[0018] 在所述上部进水软管上设置有喷淋,在所述下部进水软管上设置有进水阀,在所述透明桶出水管上设置有出水阀;
[0019] 所述数据传感装置包括多组张力计和土壤水分温度电导率集成传感器,所述多组张力计和土壤水分温度电导率集成传感器沿竖直方向在所述透明桶体的周壁等间隔布置,各组张力计和土壤水分温度电导率集成传感器分别包括各自的一个张力计和一个土壤水分温度电导率集成传感器,且,所述一个张力计与所述一个土壤水分温度电导率集成传感器的高度相同,
[0020] 各个所述张力计的感应端和各个所述土壤水分温度电导率集成传感器的感应端分别穿过所述透明桶的桶壁伸入至所述透明桶的内部,且各个所述张力计和各个所述土壤水分温度电导率集成传感器分别与所述数据采集装置电连接。
[0021] 进一步地,
[0022] 所述样本土体装填步骤包括:在所述透明桶的底部均匀铺设碎石垫层、在所述碎石垫层的顶部铺设镂空隔板、在所述镂空隔板的顶部铺设至少一层润湿的纱布、向所述透明桶的内部分层填入采集来的样本土体。
[0023] 进一步地,
[0024] 所述样本土体装填步骤还包括在所述透明桶的底部均匀铺设碎石垫层之前的:在所述透明桶的内壁上设置覆盖所述透明桶进水口的金属网。
[0025] 进一步地,
[0026] 所述样本土体装填步骤还包括向所述透明桶的内部分层填入采集来的样本土体之后的:在所述透明桶的顶部设置镂空桶盖,并在所述镂空桶盖的顶部铺设至少一层润湿的纱布。
[0027] 进一步地,
[0028] 在所述样本土体装填步骤之前还包括样本土体处理步骤:
[0029] 将本样自然晾干后碾碎得到初始样本土体,使用圆孔筛对所述初始样本土体进行筛分得到所述样本土体。
[0030] 进一步地,
[0031] 所述模拟降雨检测分析步骤包括:
[0032] 降雨入渗初始状态调整步骤,利用所述高度调节底座调整所述透明水箱的高度,记录所述立柱和所述透明水箱上的刻度值,用秒表记录时间;打开所述喷淋阀模拟降雨,当降雨产生的水位完全超过所述样本土体的顶面从而使所述样本土体浸水达到饱和后,关闭所述喷淋阀;打开所述透明桶出水阀,使所述样本土体中的水自然流出;每间隔3min记录一次所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的含水率,当连续记录3次,含水率都相近时,即认为该状态为降雨入渗初始状态,随后关闭所述透明桶出水阀;
[0033] 不排水状态下的模拟降雨检测分析步骤,打开所述喷淋阀,记录所述透明水箱的水位刻度,通过改变所述喷淋阀的阀开度,模拟不同的降雨强度,用秒表记录降雨历时,每隔2min记录一次各个所述张力计表示的读数以及各个所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的含水率和含盐量,得到不排水状态下的降雨影响数值,并分析不同降雨强度下所述样本土体的土体渗流和水盐迁移规律;以及
[0034] 排水状态下的模拟降雨检测分析步骤,打开所述喷淋阀和所述透明桶出水阀,记录所述透明水箱的水位刻度,通过改变所述喷淋阀的阀门开度,模拟不同的降雨强度,用秒表记录降雨历时,每隔1min记录一次各个所述张力计的读数以及各个所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的含水率和含盐量,得到排水状态下的降雨影响数值,并分析不同降雨强度下所述样本土体的土体渗流和水盐迁移规律。
[0035] 进一步地,
[0036] 所述模拟地下水位波动检测分析步骤包括:
[0037] 地下水位波动初始状态调整步骤,调整所述透明水箱的高度,记录所述立柱和所述透明水箱上的刻度值,用秒表记录时间;打开所述进水阀,使水位完全淹没所述样本土体,所述样本土体浸水达到饱和后,关闭所述进水阀,打开所述出水阀,使所述样本土体中的水自然流出;每间隔3min记录一次所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的含水率,当连续记录3次,含水率均接近时,即认为该状态为地下水位波动初始状态,随后关闭所述出水阀;
[0038] 不排水状态下的地下水位波动模拟检测分析步骤,利用所述高度调节底座调整所述透明水箱的高度,模拟水库水位升降,记录所述立柱和所述透明水箱上的刻度值,用秒表记录时间;打开所述进水阀,每隔2min记录一次各个所述张力计表示的读数以及各个所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的含水率和含盐量;
[0039] 固定所述透明水箱的高度,记录所述立柱和所述透明水箱上的刻数,用秒表记录时间,通过调整所述进水阀的开度,控制水位的变化速率,模拟地下水位升降的变化速率,每隔1min记录一次各个所述张力计表示的读数以及各个所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的含水率和含盐量;以及
[0040] 排水状态下的地下水位波动模拟检测分析步骤,固定所述透明水箱的高度,记录所述立柱和所述透明水箱上的刻数,用秒表记录时间,通过调整所述出水阀的开度,模拟不同排水速率下土体的渗流过程,然后打开出水阀,使水自然流出,每隔1min记录一次各个所述张力计表示的读数以及各个所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的含水率和含盐量。
[0041] 进一步地,
[0042] 所述模拟温度检测分析步骤包括:
[0043] 改变所述上恒温板和所述下恒温板的温度,记录各个所述土壤水分温度电导率集成传感器测得的温度,得到温度影响数值,并分析不同温度下所述样本土体的土体渗流和水盐迁移规律。
[0044] 进一步地,
[0045] 每相邻两个所述张力计的测试端之间的竖直间隔为10cm,且最上部的所述张力计的测试端与所述样本土体的顶面之间的竖直间隔、最下部的所述张力计的测试端与所述样本土体的底面之间的竖直间隔分别为10cm;并且,
[0046] 每相邻两个所述土壤水分温度电导率集成传感器的测试端之间的竖直间隔为10cm,且最上部的所述土壤水分温度电导率集成传感器的测试端与所述样本土体的顶面之间的竖直间隔、最下部的所述土壤水分温度电导率集成传感器的测试端与所述样本土体的底面之间的竖直间隔分别为10cm。
[0047] 结合以上技术方案,本发明带来的有益效果分析如下:
[0048] 一种多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法,该检测方法包括:
[0049] 样本土体装填步骤,将采集来的样本土体装填于土体渗流试验装置的土体装填空间中,形成样本土体;
[0050] 模拟降雨检测分析步骤,利用土体渗流试验装置模拟不同降雨强度对样本土体进行人工降雨影响并对不同降雨强度下样本土体的土水势、含水率以及含盐量的数值进行检测得到降雨影响数值,记录降雨影响数值并分析不同降雨强度下样本土体的土体渗流和水盐迁移规律;
[0051] 模拟地下水位波动检测分析步骤,利用土体渗流试验装置模拟不同地下水位升降速率对样本土体进行人工水位波动影响并对不同地下水位升降速率下样本土体的土水势、含水率以及含盐量的数值进行检测得到地下水位波动影响数值,记录地下水位波动影响数值并分析不同地下水位升降速率下样本土体的土体渗流和水盐迁移规律;以及
[0052] 模拟温度检测分析步骤,利用土体渗流试验装置模拟不同温度对样本土体进行温度影响并对不同温度下样本土体的土水势、含水率、温度以及含盐量的数值进行检测得到温度影响数值,记录温度影响数值并分析不同温度下样本土体的土体渗流和水盐迁移规律。
[0053] 该多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法利用实验室对样本土体进行多个自然场景模拟,并利用土体渗流试验装置检测样本土体渗流和水盐迁移规律,具有操作简单、节省人力物力、检测结果精准的优点。
[0054] 本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

[0055] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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他的附图。
[0056] 图1为本发明的流程图
[0057] 图2为本发明提供的土体渗流试验装置的具体实施例的整体结构示意图。
[0058] 图标:100-透明水箱;110-第一出水口;120-第二出水口;200-透明桶;210-上恒温板;220-下恒温板;310-张力计;320-土壤水分温度电导率集成传感器;400-数据采集装置;S0-样本土体处理步骤;S1-样本土体装填步骤;S21-模拟降雨检测分析步骤;S210-降雨入渗初始状态调整步骤;S211-不排水状态下的模拟降雨检测分析步骤;S212-排水状态下的模拟降雨检测分析步骤;S22-模拟地下水位波动检测分析步骤;S220-地下水位波动初始状态调整步骤;S221-不排水状态下的地下水位波动模拟检测分析步骤;S222-排水状态下的地下水位波动模拟检测分析步骤;S23-模拟温度检测分析步骤。

具体实施方式

[0059] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0060] 在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0061] 在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0062] 下面根据本发明提供的多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法,对其具体实施例进行说明。
[0063] 本发明提供了一种多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法。
[0064] 图1为本发明的流程图,如图1所示,该检测方法包括样本土体装填步骤S1、模拟降雨检测分析步骤S21、模拟地下水位波动检测分析步骤S22,以及模拟温度检测分析步骤S23。
[0065] 在样本土体装填步骤S1中,将采集来的样本土体装填于土体渗流试验装置的土体装填空间中,形成样本土体;
[0066] 在模拟降雨检测分析步骤S21中,利用土体渗流试验装置模拟不同降雨强度对样本土体进行人工降雨影响并对不同降雨强度下样本土体的土水势、含水率以及含盐量的数值进行检测得到降雨影响数值,记录降雨影响数值并分析不同降雨强度下样本土体的土体渗流和水盐迁移规律;
[0067] 在模拟地下水位波动检测分析步骤S22中,利用土体渗流试验装置模拟不同地下水位升降速率对样本土体进行人工水位波动影响并对不同地下水位升降速率下样本土体的土水势、含水率以及含盐量的数值进行检测得到地下水位波动影响数值,记录地下水位波动影响数值并分析不同地下水位升降速率下样本土体的土体渗流和水盐迁移规律;以及[0068] 在模拟温度检测分析步骤S23中,利用土体渗流试验装置模拟不同温度对样本土体进行温度影响并对不同温度下样本土体的土水势、含水率、温度以及含盐量的数值进行检测得到温度影响数值,记录温度影响数值并分析不同温度下样本土体的土体渗流和水盐迁移规律。
[0069] 该多场景土体渗流和水盐迁移规律的检测方法利用实验室对样本土体进行多个自然场景模拟,并利用土体渗流试验装置检测样本土体渗流和水盐迁移规律,具有操作简单、节省人力物力、检测结果精准的优点。
[0070] 图2为本发明提供的土体渗流试验装置的具体实施例的整体结构示意图,如图2所示,在本实施例的可选方案中,较为优选地,
[0071] 土体渗流试验装置包括透明水箱100、立柱、内部形成为土体装填空间的透明桶200、数据传感装置以及数据采集装置400;
[0072] 透明水箱100通过高度调节底座固定于立柱的位于透明桶200的上方的位置处,高度调节底座能够对透明水箱100相对于立柱的高度进行调节,在透明水箱100的箱体壁面上和立柱上分别设置有沿竖直方向延伸的刻度;
[0073] 在透明桶200的顶部设置有上恒温板210,在透明桶200的底部设置有下恒温板220,且,在上恒温板210上插设有用于向土体装填空间的内部喷淋的喷淋管;
[0074] 在透明桶200的底部的侧壁上设置有透明桶进水口和透明桶出水口,在水箱的底部设置有第一出水口110和第二出水口120,第一出水口110通过下部进水软管与透明桶200进水口连接,第二出水口120通过上部进水软管与喷淋管连接;
[0075] 在上部进水软管上设置有喷淋阀,在下部进水软管上设置有进水阀,在透明桶出水管上设置有出水阀;
[0076] 数据传感装置包括多组张力计310和土壤水分温度电导率集成传感器320,多组张力计310和土壤水分温度电导率集成传感器320沿竖直方向在透明桶200体的周壁等间隔布置,各组张力计310和土壤水分温度电导率集成传感器320分别包括各自的一个张力计310和一个土壤水分温度电导率集成传感器320,且,一个张力计310与一个土壤水分温度电导率集成传感器320的高度相同,各个张力计310的感应端和各个土壤水分温度电导率集成传感器320的感应端分别穿过透明桶200的桶壁伸入至透明桶200的内部,且各个张力计310和各个土壤水分温度电导率集成传感器320分别与数据采集装置400电连接。
[0077] 该土体渗流试验装置结构简单、使用操作方便,只需简单拆装调整即能满足上述的多种场景的使用要求。
[0078] 本实施例的可选方案中,较为优选地,
[0079] 样本土体装填步骤S1包括:在透明桶200的底部均匀铺设碎石垫层、在碎石垫层的顶部铺设镂空隔板、在镂空隔板的顶部铺设至少一层润湿的纱布、向透明桶200的内部分层填入采集来的样本土体。
[0080] 具体地,可使在向透明桶200的内部分层填入采集来的样本土体的过程中:
[0081] 填入透明桶200的内部的每层样本土体的高度为3cm至4cm,且逐层进行压实,其中,每层样本土体的高度可以为但不限于为3cm或3.2cm或3.8cm或4cm。从而使可以使桶内试验用的样本土体的孔隙率与原状土尽可能相同或接近,从而提高试验结果的准确性。碎石垫层能够使下部进水软管流入透明桶200的底部的水流细化分散,防止水流对底层土体产生冲刷;润湿的纱布能够防止渗流和排水过程中细小的土颗粒被水流带走或填充到碎石垫层中,同时还能进一步分散水流。
[0082] 本实施例的可选方案中,较为优选地,
[0083] 样本土体装填步骤S1还包括在透明桶200的底部均匀铺设碎石垫层之前的:在透明桶200的内壁上设置覆盖透明桶200进水口的金属网。
[0084] 金属网能够防止在排水过程中碎石垫层中细小的碎石颗粒进入管道造成堵塞。
[0085] 本实施例的可选方案中,较为优选地,
[0086] 样本土体装填步骤S1还包括向透明桶200的内部分层填入采集来的样本土体之后的:在透明桶200的顶部设置镂空桶盖,并在镂空桶盖的顶部铺设至少一层润湿的纱布。
[0087] 镂空桶盖及润湿的纱布能够减少土体面产生蒸发损失,并保证桶内外气压相同。
[0088] 本实施例的可选方案中,较为优选地,
[0089] 在样本土体装填步骤S1之前还包括样本土体处理步骤S0。
[0090] 在该样本土体处理步骤S0中,将本样自然晾干后碾碎得到初始样本土体,使用圆孔筛对初始样本土体进行筛分得到样本土体,为保证筛分得到的样本土体的细腻性,可设置圆孔筛的直径为2mm左右。
[0091] 该样本土体处理步骤S0能够防止大的土颗粒对试验产生影响,保证样本土体孔隙率尽可能相同。
[0092] 本实施例的可选方案中,较为优选地,
[0093] 模拟降雨检测分析步骤S21包括降雨入渗初始状态调整步骤S210、不排水状态下的模拟降雨检测分析步骤S211以及排水状态下的模拟降雨检测分析步骤S212。
[0094] 在降雨入渗初始状态调整步骤S210中,利用高度调节底座调整透明水箱100的高度,记录立柱和透明水箱100上的刻度值,用秒表记录时间;打开喷淋阀模拟降雨,当降雨产生的水位完全超过样本土体的顶面从而使样本土体浸水达到饱和后,关闭喷淋阀;打开透明桶200出水阀,使样本土体中的水自然流出;每间隔3min记录一次土壤水分温度电导率集成传感器320测得的含水率,当连续记录3次,含水率都相近时,即认为该状态为降雨入渗初始状态,随后关闭透明桶200出水阀;
[0095] 在不排水状态下的模拟降雨检测分析步骤S211中,打开喷淋阀,记录透明水箱100的水位刻度,通过改变喷淋阀的阀门开度,模拟不同的降雨强度,用秒表记录降雨历时,每隔2min记录一次各个张力计310表示的读数以及各个土壤水分温度电导率集成传感器320测得的含水率和含盐量,得到不排水状态下的降雨影响数值,并分析不同降雨强度下样本土体的土体渗流和水盐迁移规律;以及
[0096] 在排水状态下的模拟降雨检测分析步骤S212中,打开喷淋阀和透明桶200出水阀,记录透明水箱100的水位刻度,通过改变喷淋阀的阀门开度,模拟不同的降雨强度,用秒表记录降雨历时,每隔1min记录一次各个张力计310的读数以及各个土壤水分温度电导率集成传感器320测得的含水率和含盐量,得到排水状态下的降雨影响数值,并分析不同降雨强度下样本土体的土体渗流和水盐迁移规律。
[0097] 上述的降雨入渗初始状态调整步骤S210能够对待测的样本土体进行预处理,使之进入降雨入渗初始状态,为后续处理步骤做准备。
[0098] 上述的不排水状态下的模拟降雨检测分析步骤S211,将样本土体视为不透水地基,模拟不同的降雨强度如:0.2mm/min、0.4mm/min、0.6mm/min等,张力计310能够测得土壤水张力,即土壤对水的吸力。土壤愈湿,对水的吸力就愈小,反之则大,当土壤湿度增大到所有空隙充满水时,土壤水张力将降为零,此时土壤含水率达到了饱和;土壤水分温度电导率集成传感器320能够测得土壤的电导率,即土壤的含盐量,土壤含盐越多电导率越大,反之则小。数据采集装置400对多组数据传感装置每隔1min进行一次采集,分析人员对采集的数据进行分析,以得到不同降雨强度样本土体不排水状态下的土体渗流和水盐迁移规律。
[0099] 上述的排水状态下的模拟降雨检测分析步骤S212,将样本土体视为透水地基,同理进行检测分析,以得到不同降雨强度样本土体排水状态下的土体渗流和水盐迁移规律。值得注意的是,排水状态下的模拟降雨检测分析步骤S212可以以土体完全饱和作为初始状态,也可以以不同的降雨强度作为初始状态。
[0100] 本实施例的可选方案中,较为优选地,
[0101] 模拟地下水位波动检测分析步骤S22包括地下水位波动初始状态调整步骤S220、不排水状态下的地下水位波动模拟检测分析步骤S221以及排水状态下的地下水位波动模拟检测分析步骤S222。
[0102] 在地下水位波动初始状态调整步骤S220中,调整透明水箱100的高度,记录立柱和透明水箱100上的刻度值,用秒表记录时间;打开进水阀,使水位完全淹没样本土体,样本土体浸水达到饱和后,关闭进水阀,打开出水阀,使样本土体中的水自然流出;每间隔3min记录一次土壤水分温度电导率集成传感器320测得的含水率,当连续记录3次,含水率均接近时,即认为该状态为地下水位波动初始状态,随后关闭出水阀;
[0103] 在不排水状态下的地下水位波动模拟检测分析步骤S221中,利用高度调节底座调整透明水箱100的高度,模拟水库水位升降,记录立柱和透明水箱100上的刻度值,用秒表记录时间;打开进水阀,每隔2min记录一次各个张力计310表示的读数以及各个土壤水分温度电导率集成传感器320测得的含水率和含盐量;
[0104] 固定透明水箱100的高度,记录立柱和透明水箱100上的刻数,用秒表记录时间,通过调整进水阀的开度,控制水位的变化速率,模拟地下水位升降的变化速率,每隔1min记录一次各个张力计310表示的读数以及各个土壤水分温度电导率集成传感器320测得的含水率和含盐量;以及
[0105] 在排水状态下的地下水位波动模拟检测分析步骤S222中,固定透明水箱100的高度,记录立柱和透明水箱100上的刻数,用秒表记录时间,通过调整出水阀的开度,模拟不同排水速率下土体的渗流过程,然后打开出水阀,使水自然流出,每隔1min记录一次各个张力计310表示的读数以及各个土壤水分温度电导率集成传感器320测得的含水率和含盐量。
[0106] 上述的地下水位波动初始状态调整步骤S220能够对待测的样本土体进行预处理,使之进入地下水位波动初始状态,为后续处理步骤做准备。
[0107] 上述的不排水状态下的地下水位波动模拟检测分析步骤S221,将样本土体视为不透水地基,利用高度调节底座调整透明水箱100的高度模拟水库水位不同升降高度,同理进行检测分析,以得到水库水位不同升降高度时土体渗流和水盐迁移规律。
[0108] 而且还可以固定透明水箱100的高度,即确定水库水位波动高度,并调整进水阀的开度以模拟水库水位不同的升降的变化速率,同理进行检测分析,以得到水库水位不同的升降速率时土体渗流和水盐迁移规律。
[0109] 上述的排水状态下的地下水位波动模拟检测分析步骤S222,将样本土体视为透水地基,同理进行检测分析,得到水库水位不同升降高度时土体渗流和水盐迁移规律或水库水位不同的升降速率时土体渗流和水盐迁移规律。
[0110] 本实施例的可选方案中,较为优选地,
[0111] 模拟温度检测分析步骤S23包括:
[0112] 改变上恒温板210和下恒温板220的温度,记录各个土壤水分温度电导率集成传感器320测得的温度,得到温度影响数值,并分析不同温度下样本土体的土体渗流和水盐迁移规律。
[0113] 通过调节上恒温板210和下恒温板220的温度,模拟样本土体不同温度情况,如样本土体的单向冻结、双向冻结、单向融化和冻融循环等情况,同理进行检测分析,得到不同温度,不同冻融条件下土体渗流和水盐迁移规律。值得注意的是,上恒温板210和下恒温板220温度调节功能同样可适用于上述的模拟降雨检测分析步骤S21和上述的模拟地下水位波动检测分析步骤S22。
[0114] 本实施例的可选方案中,较为优选地,
[0115] 每相邻两个张力计310的测试端之间的竖直间隔为10cm,且最上部的张力计310的测试端与样本土体的顶面之间的竖直间隔、最下部的张力计310的测试端与样本土体的底面之间的竖直间隔分别为10cm;并且,
[0116] 每相邻两个土壤水分温度电导率集成传感器320的测试端之间的竖直间隔为10cm,且最上部的土壤水分温度电导率集成传感器320的测试端与样本土体的顶面之间的竖直间隔、最下部的土壤水分温度电导率集成传感器320的测试端与样本土体的底面之间的竖直间隔分别为10cm。
[0117] 将数据传感装置设置为但不限于10cm间隔,能使张力计310及土壤水分温度电导率集成传感器320对样本土体的各个深度进行均匀检测的同时,还节省数据传感装置的布置数量。
[0118] 另外,需特别说明的是,为保证试验过程的数据准确性,避免其他杂质的污染,在本实施例中使用的透明桶200、透明水箱100、镂空隔板以及镂空桶盖可分别由透明的有机玻璃制成。
[0119] 最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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