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蘇州拓測儀器設(shè)備有限公司

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智能四聯(lián)變水頭滲透儀的研制與應(yīng)用

2022-1-24  閱讀(410)

            引言土體滲透性的測定是巖土工程和工程地質(zhì)評價的重要內(nèi)容,常以滲透系數(shù)表示,滲透系數(shù)是衡量土體滲透性能的一項重要指標(biāo),通常使用常水頭和變水頭兩種方法測定。對于常見的黏性土體的滲透系數(shù)測定常采用變水頭滲透儀來完成。由于粘性土的滲透系數(shù)較小,通常要在幾個小時或幾十個小時完成一次試驗,目前國內(nèi)絕大部分單位采用人工讀數(shù),人工記錄和人工計算,這樣的試驗方法普遍認(rèn)為費(fèi)事,人為因素較多,工作效率較低。在滿足達(dá)西定律的滲透原理基礎(chǔ)上進(jìn)行了智能化的設(shè)計,并對滲透試驗儀器的結(jié)構(gòu)和功能做了改進(jìn),研制出了一種智能四聯(lián)變水頭滲透儀,實(shí)現(xiàn)了滲透系數(shù)試驗的自動化,并得到了用戶認(rèn)可。1 試驗儀器的研制在傳統(tǒng)南55型滲透儀基礎(chǔ)上,結(jié)合電氣控制和軟件處理,研制出了智能四聯(lián)變水頭滲透儀(如圖1),同時結(jié)合用戶反饋,對儀器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。

智能四聯(lián)變水頭滲透儀 1.1儀器特點(diǎn)
1.儀器智能化。本儀器采用高精度液位傳感器檢測水頭高度,利用ARM芯片設(shè)計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),能夠精準(zhǔn)的分析不同水位高度對應(yīng)的壓力值,并將模擬量轉(zhuǎn)換成高度值,實(shí)現(xiàn)了水頭高度的自動測量,代替了傳統(tǒng)的人工讀數(shù),減少人為誤差;儀器自帶MICRO_SD存儲單元,時間間隔,存儲試驗過程中水頭高度的變化,實(shí)現(xiàn)脫機(jī)工作,待試驗完成后利用計算機(jī)數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)和處理系統(tǒng)提取數(shù)據(jù)計算結(jié)果。試驗過程中無需人工參與,減少人為誤差,提高了工作效率和試驗精度,也可極大地解放勞動生產(chǎn)力。
2.自動補(bǔ)水裝置。本儀器增加了微型水泵,并實(shí)現(xiàn)自動化控制,可直接在觸摸屏上操作向水箱加水,方便快捷。
3.液位管上增加了防溢裝置,向液位管內(nèi)補(bǔ)水時無需擔(dān)心液位管內(nèi)的水溢出。
1.2主要技術(shù)指標(biāo)土樣直徑61.8mm,面積30cm2;土樣高度4cm;液位管斷面積0.785cm2;液位量程1000mm;分辨率0.1cm;綜合*.3%F.S.
2 計算
 2.1滲透系數(shù)計算滲透試驗結(jié)果按變水頭公式,由軟件直接計算。


a―玻璃管橫截面面積0.785cm2A―土樣面積30cm2t1、t2―測量水頭的起始時間和終止時間(s)L―滲徑,即土樣高度4cmH1―起始水頭高度(液位),即土樣上端至起始水頭的距離(cm)H2―下降水頭高度(液位),即土樣上端至下降水頭的距離(cm) 2.2按下式計算校準(zhǔn)溫度下的滲透系數(shù)    

 


KT―T℃時試樣滲透系數(shù)K20―20℃時試樣滲透系數(shù)ηT―T℃時水的動力粘滯系數(shù)(10-6kPa.s)ηT―20℃時水的動力粘滯系數(shù)(10-6kPa.s)比值ηT/η20與溫度的關(guān)系,見相關(guān)的表查得。3 液位傳感器標(biāo)定液位傳感器標(biāo)定是用來對儀器上的液位傳感器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義。1、滿量程:需要標(biāo)定的傳感器的總量程,以0.1mm為單位,本儀器可設(shè)置為10000(1000mm)。2、自動分段:對總量程進(jìn)行等量分段,默認(rèn)分五個點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定。3、調(diào)整水位:依次調(diào)整水位到實(shí)際值所示的值,點(diǎn)擊對應(yīng)的采集按鈕,完成該點(diǎn)的標(biāo)定。4、保存標(biāo)定參數(shù):采集完五個點(diǎn)后,觀察標(biāo)定曲線(如圖2)是否是一條直線,確認(rèn)是直線后點(diǎn)擊下載參數(shù),將標(biāo)定的數(shù)據(jù)寫入采集板。


圖2 傳感器標(biāo)定曲線標(biāo)定完成后,進(jìn)行水頭高度檢驗,將液位標(biāo)尺數(shù)值和顯示屏上數(shù)值進(jìn)行對比,誤差在0.3%F.S.以內(nèi),檢驗結(jié)果見表1。表1水頭高度檢驗結(jié)果

4 試驗操作步驟1.試驗前,開啟電源,利用微型水泵先向水箱注水;2.再依次將三通開關(guān)擰至“補(bǔ)水",使有機(jī)玻璃管水位達(dá)到上限(1m水頭處);3.將三通開關(guān)擰至“滲透",打開容器開關(guān),使下透水石與管路中的空氣排掉,待水滲出透水石將三通開關(guān)擰至“關(guān)閉",同時關(guān)閉容器開關(guān)。


4.將飽和后的土樣兩端覆蓋上濕潤的濾紙,刀口向上放入滲透容器,然后依次在環(huán)刀的外側(cè)放入密封O型圈、密封壓板、擰緊鎖緊螺栓(避免底部滲漏),再在土樣上方安置透水石、導(dǎo)環(huán)和傳壓活塞,將鎖緊螺釘輕微壓住活塞;5.依次開啟三通開關(guān)補(bǔ)水,使有機(jī)玻璃管水位接近上限(1m以下),依次將三通開關(guān)擰至“滲透",開始滲透試驗操作。6.在觸摸屏界面上設(shè)置相關(guān)參數(shù),啟動數(shù)據(jù)采集,開啟容器開關(guān),開始試驗。7.試驗結(jié)束后,將所有開關(guān)復(fù)位,并將試驗數(shù)據(jù)上傳至電腦,根據(jù)時間與水頭變化的關(guān)系曲線,選擇不同時間段計算出相應(yīng)的滲透系數(shù)。8.需要時,輸出打印本次試驗成果;9.試驗結(jié)束后關(guān)閉電源,取出土樣,清洗容器。5 試驗實(shí)時記錄和處理結(jié)果本儀器操作系統(tǒng)可通過顯示觸摸屏進(jìn)行儀器的參數(shù)預(yù)設(shè)、運(yùn)行控制及人機(jī)交互;以四聯(lián)方式工作,可同時平行開展四組變水頭滲透試驗并生成試驗數(shù)據(jù);儀器的數(shù)據(jù)采集器能進(jìn)行數(shù)據(jù)自動采集、顯示、自動運(yùn)行存儲,采集速度可自行設(shè)定1-10次/s;數(shù)據(jù)成果可以報告輸出或曲線圖形輸出??赏ㄟ^局域網(wǎng)進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)在線查詢??商峁﹥x器的局域網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊、下載、存儲與監(jiān)控功能;可根據(jù)用戶的多樣性需求,提供各種智能化的功能選擇。



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