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龙图腾网获悉金陵科技学院申请的专利不同高度范围土体单向冻融渗透系数测量试验装置及方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117030566B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-12发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310995806.8，技术领域涉及：G01N15/08；该发明授权不同高度范围土体单向冻融渗透系数测量试验装置及方法是由樊文虎;朱文斌;喻天晨;朱建航;樊晓枫;左熹;陈育志;周桂云;姜彦彬;刘聃;刘素梅;周佳楠;邓明蕊;余薇设计研发完成，并于2023-08-08向国家知识产权局提交的专利申请。

本不同高度范围土体单向冻融渗透系数测量试验装置及方法在说明书摘要公布了：本发明提供了不同高度范围土体单向冻融渗透系数测量试验装置及方法，本发明包括蓄水池、试样筒、顶部冷板结构、底部冷板结构、供水管结构和变水头管，蓄水池位于试样筒上方，蓄水池侧面设置有溢水孔，溢水孔用于控制蓄水池的水面高度，试样筒包括若干个上下堆叠的土样单元筒，土样单元筒内填充满待测土样，每个土样单元筒上部设置有注水孔，底部土样单元筒下部开设有排水孔，顶部冷板结构安装在试样筒上端，底部冷板结构安装在试样筒下端。本发明可测量土体冻融后的渗透系数，更加方便快捷；不仅能实现常水头渗透试验，也能实现变水头渗透试验，可测得土体单向冻融后不同高度范围的渗透系数。

本发明授权不同高度范围土体单向冻融渗透系数测量试验装置及方法在权利要求书中公布了：1.不同高度范围土体单向冻融渗透系数测量方法，应用不同高度范围土体单向冻融渗透系数测量试验装置，其特征是：所述试验装置包括蓄水池1、试样筒2、顶部冷板结构3、底部冷板结构4、供水管结构5和变水头管6，所述的蓄水池1位于试样筒2上方，所述的蓄水池1侧面设置有溢水孔11，所述的溢水孔11用于控制蓄水池1的水面高度，所述的试样筒2包括若干个上下堆叠的土样单元筒21，所述的土样单元筒21内填充满待测土样，相邻土样单元筒21内的待测土样之间通过透水结构22分隔，所述的透水结构22隔离待测土样的同时允许水自由通行，每个土样单元筒21上部设置有注水孔21a，所述的蓄水池1底部通过供水管结构5分别与每个土样单元筒21的注水孔21a连通，底部土样单元筒21下部开设有排水孔21b，所述的顶部冷板结构3安装在顶部待测土样上端并供冷，所述的底部冷板结构4安装在底部待测土样下端并供冷，底部土样单元筒21下部开设有底部进水孔21c，所述的变水头管6一端与蓄水池1底部连接，另一端与进水孔21c连接，所述的变水头管6上还开设有变水头管注水端61a，外接水源能通过变水头管注水端61a向变水头管6内注水；每个注水孔21a上均安装有注水孔止水夹，排水孔21b上安装有排水孔止水夹，底部进水孔21c上安装有底部进水孔止水夹，变水头管注水端61a上安装变水头管注水端止水夹，各止水夹均用于控制相应的管路的通断；所述的供水管结构5与每个土样单元筒21的注水孔21a均可拆卸式连接； 所述测量方法包括以下步骤： 步骤一、根据待测土样的性质，确定每个土样单元筒21的装填方式：若为粗颗粒土，取具有代表性的原状土或者制备土样，采用分层压实法，装填入土样单元筒21中；若为细颗粒土，则沿土样竖向切取原状土样或制备土样，然后将细颗粒土土样装填入土样单元筒21中，将若干个装有待测土样的土样单元筒21上下堆叠固定； 步骤二、关闭所有止水夹，将顶部冷板结构3和底部冷板结构4调节至＞0ºC的相同温度，保持恒温预定时间，然后将顶部冷板结构3或底部冷板结构4温度调整至＜0ºC的温度，实现土样单元筒21中的待测土样自上而下或自下而上的冻结；经过一定时间后，关闭顶部冷板结构3和底部冷板结构4的冷浴，让待测土样在常温下进行自然融化； 步骤三、当测试土样为粗粒土时，打开顶部土样单元筒21的注水孔21a，底部土样单元筒21的排水孔21b，关闭其他土样单元筒21的注水孔21a以及底部土样单元筒的进水孔21c； 步骤四、将蓄水池1的溢水孔11调至高出顶部土样单元筒21顶端1-2m，向蓄水池1内持续注水，使蓄水池1的溢水孔11始终有余水溢出，同时底部土样单元筒21的排水孔21b有连续水流排出且无气泡，实现土样充分饱和，然后开始渗流试验测定，测量蓄水池1水面至排水孔21b的垂直距离，即为水头差；开动秒表，同时用量筒在排水孔21b处接取经一定时间的渗透水量；测量筒内的水温，竖向渗透系数由公式1和2计算得到： 1 2 式中：为水温TºC试样的渗透系数； 为时间t秒内的渗透水量； 为渗径，等于打开的注水孔和排水孔间的待测土样高度； 为待测土样的断面积； 为水位差； 20为20ºC标准温度时待测土样的渗透系数； 为TºC水的动力黏滞系数； 20为20ºC水的动力黏滞系数； 步骤五、调节蓄水池1的溢水孔11的高度，以改变水头差，重复步骤四，得到多个竖向渗透系数，取竖向渗透系数平均值为顶部土样单元筒21到底部土样单元筒21之间待测土样高度范围的渗透系数； 步骤六、关闭顶部土样单元筒21的注水孔21a，打开下一个土样单元筒21的注水孔21a，依然保持底部土样单元筒21的排水孔21b打开，其他土样单元筒21的注水孔21a以及底部土样单元筒的进水孔21c关闭，依步骤四和五得到下一个土样单元筒21到底部土样单元筒21之间待测土样高度范围的渗透系数；以此类推，得到各土样单元筒21与底部土样单元筒21之间待测土样高度范围的渗透系数； 步骤七、根据各土样单元筒21与底部土样单元筒21之间待测土样高度范围的渗透系数，通过公式3和4反算得到各土样单元筒21之间待测土样高度范围的渗透系数； 3 4 式中：Hj为第j个土样单元筒21的待测土样厚度； H为总待测土样厚度，总待测土样由n个土样单元筒21中的待测土样构成； k z为待测土样厚度为H的竖向等效渗透系数； k j为第j个土样单元筒21的待测土样的竖向渗透系数； 步骤八、当测试土样为细粒土时，打开顶部土样单元筒21的注水孔21a和底部土样单元筒21的进水孔21c，关闭其他土样单元筒21的注水孔21a、排水孔21b和变水头管注水端61a，拆除供水管结构5； 步骤九、将蓄水池1溢水孔11调至高出顶部土样单元筒21顶端1-2m，蓄水池1中的水充满变水头管6并通过变水头管6注入底部土样单元筒21内，水从顶部土样单元筒21的注水孔21a溢出，且水中无气泡，从而实现土样充分饱和，开始进行渗流试验测定，放空蓄水池1中的水，打开变水头管注水端61a，将变水头管6充水至需要高度后，开始测记变水头管6中起始水头高度和起始时间，按预定时间间隔测记水头和时间的变化，并测记顶部土样单元筒21的注水孔21a的水温，竖向渗透系数由公式2和5计算得到： 5 式中：为变水头管6截面积； H 1为开始时水头； H 2为终止时水头； 再使变水头管6水位回升至需要高度，然后进行渗流试验测定，重复数次，得到的渗透系数取平均值即为顶部土样单元筒21到底部土样单元筒21之间待测土样高度范围的渗透系数； 步骤十、关闭顶部土样单元筒21的注水孔21a，打开下一个土样单元筒21的注水孔21a，依步骤九得到下一个土样单元筒21到底部土样单元筒21之间待测土样高度范围的渗透系数；以此类推，得到各土样单元筒21与底部土样单元筒21之间待测土样高度范围的渗透系数； 步骤十一、根据各土样单元筒21与底部土样单元筒21之间待测土样高度范围的渗透系数，通过公式3和4反算得到各土样单元筒21之间待测土样高度范围的渗透系数。

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