透水系數(shù)試驗(yàn)儀用于測(cè)定砂土、粉土、巖石及人工材料等介質(zhì)的滲透性能(即透水系數(shù)k值),是評(píng)估地基排水能力、堤壩穩(wěn)定性、垃圾填埋場(chǎng)防滲效果及地下水流動(dòng)規(guī)律的關(guān)鍵工具。其測(cè)量原理多基于達(dá)西定律,通過(guò)精確控制水頭差與滲流路徑,實(shí)現(xiàn)對(duì)微小滲流量的精準(zhǔn)捕捉。
透水系數(shù)試驗(yàn)儀的各組成部件協(xié)同工作,構(gòu)建起科學(xué)、穩(wěn)定、可靠的測(cè)試系統(tǒng)。

1、供水系統(tǒng)
由高位水箱或穩(wěn)壓泵構(gòu)成,提供穩(wěn)定、可調(diào)的水頭壓力。高位水箱利用重力形成恒定水位差,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、波動(dòng)小;穩(wěn)壓泵則適用于需要高水頭或連續(xù)加壓的場(chǎng)景。部分型號(hào)配備自動(dòng)補(bǔ)水裝置,確保試驗(yàn)過(guò)程中水頭恒定,是滲流持續(xù)進(jìn)行的“能量源泉”。
2、試樣筒
通常為不銹鋼或有機(jī)玻璃圓筒,兩端帶密封法蘭,用于固定待測(cè)土樣或材料。內(nèi)徑與高度標(biāo)準(zhǔn)化,確保滲流截面與路徑一致。側(cè)壁設(shè)有測(cè)壓孔,連接測(cè)壓管或壓力傳感器,用于監(jiān)測(cè)不同位置的水頭損失。底部設(shè)多孔透水石與濾網(wǎng),防止試樣流失,同時(shí)保證均勻進(jìn)水。
3、透水石與濾網(wǎng)
位于試樣上下兩端,由燒結(jié)金屬或多孔陶瓷制成。上部透水石使水流均勻分布于試樣表面,避免局部沖刷;下部透水石收集滲出水并導(dǎo)流。配套濾網(wǎng)(如銅絲網(wǎng)、無(wú)紡?fù)凉げ迹┓乐辜?xì)顆粒隨水流逸出,保持試樣完整性。
4、測(cè)壓系統(tǒng)
包括測(cè)壓管、壓力表或電子壓力傳感器。測(cè)壓管直接顯示各測(cè)點(diǎn)水柱高度,直觀可靠;電子傳感器則可實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù),接入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。多個(gè)測(cè)點(diǎn)布置可繪制水頭線(xiàn),驗(yàn)證達(dá)西定律的線(xiàn)性關(guān)系,提升測(cè)量精度。
5、量筒或電子天平
用于收集并測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)試樣的滲出水量。傳統(tǒng)方法使用量筒配合秒表,人工讀數(shù);現(xiàn)代儀器則采用高精度電子天平,通過(guò)質(zhì)量變化自動(dòng)計(jì)算流量,減少人為誤差,特別適用于低滲透性材料的長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量。
6、真空系統(tǒng)(飽和用)
對(duì)于低滲透性土樣,需預(yù)先抽真空飽和,排除孔隙中的空氣,確保水能充分填充孔隙。由真空泵、真空表與密封蓋組成,將試樣筒置于負(fù)壓環(huán)境,使水更容易滲入,提高試驗(yàn)準(zhǔn)確性。
7、控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集模塊
集成PLC或計(jì)算機(jī)軟件,自動(dòng)控制供水、記錄時(shí)間、采集壓力與流量數(shù)據(jù)。可設(shè)定試驗(yàn)參數(shù)、生成滲流曲線(xiàn)、自動(dòng)計(jì)算透水系數(shù),實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守與數(shù)據(jù)可追溯。