一种模拟不同应力条件下管涌三轴试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种水力防护工程的模拟装置，特别是一种模拟不同应力条件下管涌三轴试验装置。
【背景技术】
[0002]我国1998年抗洪抢险实践使“管涌”一词成为众所周知，管涌是水库堤坝汛期常见险情之一。世界提防和大坝破坏实例调查结果表明，由于渗透变形造成的破坏和失事，占整类事故的40%以上。目前我国水库数量已居世界首位，其中93%的水库是建于20世纪50-70年代，受当时的经济技术限制，很多水库都是边勘察、边设计和边施工的，留下了重大的水库大坝安全隐患。因此，开展堤坝管涌的机理研宄具有重要意义。
[0003]前期的研宄表明，管涌是涉及孔隙水流动、颗粒运移、多孔介质变形等多复杂力学行为的现象。随着管涌的发生，孔隙内细颗粒运移，导致土体的结构调整，使得土体宏观结构和力学特性发生改变，如孔隙率、抗剪强度渗透性的不均匀变化等。土体渗透性的改变使得土体的孔隙水应力发生改变，土体的有效应力随之改变，这就导致土体内部应力的变化，土体的应力状态的改变又反过来影响管涌的发展。因此针对管涌机理的研宄，必须考虑土体所处应力状态的影响。
[0004]但是现阶段针对管涌机理研宄的试验装置没有或很少考虑土体所处应力状态的影响，这就导致所得的研宄成果无法全面客观地揭示管涌发生发展的机理，严重影响了堤坝管涌险情的准确预报和处理。
[0005]如专利号为201310089977.0的一种用于模拟管涌溃坝试验的土石坝，包括主要由土石物料堆筑成的坝体，在所述坝体的按照试验要求设定位置处铺设有可产生管涌通道的薄弱层，所述薄弱层内设有贯穿所述坝体的水管，在所述水管的管壁上开有沿其轴向方向间隔分布的通孔，所述水管位于所述坝体的上游端设置有阀门。在试验时，可以通过在水管中注水对薄弱层形成冲刷，从而模拟并加速坝体内部管涌通道的形成。可以通过控制现场管涌试验开展的时间，避免试验中管涌通道形成时间无法控制，进而导致现场试验失败，甚至导致出现难以预料的突发性溃坝事件；这种实验装置体积较大，而且难以二次利用，不能够对管涌内部的各部位进行水压检测，提供不了详细的实验数据供后期研宄。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种考虑不同应力条件下，可以实时监测实验装置内部各个部位管涌水压的试验装置。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0008]一种模拟不同应力条件下管涌三轴试验装置，包括封闭的围压室，所述围压室内从上至下依次设置有压力帽、热缩管和水流缓冲层，热缩管的两端分别密封连接压力帽和水流缓冲层，所述热缩管内填充有试样；所述压力帽盖合在试样一端并预留空间，压力帽贯穿围压室连接轴向加压装置；所述压力帽与试样之间设置有第一多孔板，所述试样与水流缓冲层之间设置有第二多孔板，第一多孔板与第二多孔板上分别设置孔压传感器，所述轴向加压装置上设置有荷重位移传感器，孔压传感器与荷重位移传感器由外部压力监控系统监测；所述围压室上具有气孔，连接围压室设置有围压监控系统；连接水流缓冲层设置有注水控制系统以及内压监控系统；所述压力帽连通有沙水流出管道。
[0009]作为更进一步的优选方案，所述压力帽内部为环形的阶梯状，第一多孔板位于压力帽内的台阶上，沙水流出管道连通压力帽内肩阶形成的预留空间。
[0010]作为更进一步的优选方案，所述第一多孔板上的孔直径为lmm-2mm，所述第二多孔板上的孔直径为0.075mm-0.1mm。
[0011]作为更进一步的优选方案，所述水流缓冲层内填充有卵石。
[0012]有益效果
[0013]与现有技术相比，本实用新型的一种模拟不同应力条件下管涌三轴试验装置，模拟装置内不同应力状态下管涌发生发展规律，能够实时监测管涌发生过程中试样的碎裂及流动情况，管涌破坏以后最终沉降量；考虑试样三向受力状态下对管涌发生临界状态的影响；管涌破坏后试样的强度指标的变化、孔隙率变化、刚度变化，为全面认识土体管涌发生发展机理提供新的角度，同时为堤坝管涌险情的预测预报及有效治理提供理论依据和技术支持，具体具有以下优点:
[0014]1.围压室内注水提高热缩管外部水压，水压强于热缩管内部压力，防止热缩管与试样接触边壁出现缝隙，出现漏水情况，影响试验数据；而水流缓冲层通过围压监控系统和内压监控系统共同监测，便于控制注水控制系统加水量，可以较稳定的调节对试样施加的水压强度，可以对试样变化进行更为直观的了解；
[0015]2.轴向加压装置可以模拟河堤大坝受到河水的冲击力，在轴向施加压力，对试样进行挤压，配合第一多孔板和第二多孔板可以测得试样两端的压力，提供试验数据，模拟场景真实度更高，而第一第二多孔板是为了防止注水的冲击力对试样造成区域损坏，影响试验结果；
[0016]3.压力帽连通有沙水流出管道，可以对试样在发生管涌破坏后，试验中的碎粒和水可以流出，进一步收集沙水流出量，便于计算试样在水流长期冲击下的内部损坏速度和碎裂频率。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的结构示意图；
[0018]图2是围压室内部结构示意图；
[0019]其中，1-围压室，2-压力帽，3-热缩管，4-水流缓冲层，5-试样，6-轴向加压装置，71-第一多孔板，72-第二多孔板，8-孔压传感器，9-荷重位移传感器，10-外部压力监控系统，11-围压监控系统，12-注水控制系统，13-内压监控系统，14-沙水流出管道。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图详细说明本实用新型的优选技术方案。
[0021]如图1所示，本实用新型的一种模拟不同应力条件下管涌三轴试验装置，具体包括轴向加压系统、围压系统和反压系统，主要的功能是实现试样的充分饱和，在试验过程中提供轴向应力以及围压应力来模拟试样处于特定的应力条件，封闭的围压室I内从上至下依次有压力帽2、热缩管3和水流缓冲层4，压力帽2、热缩管3和水流缓冲层4形成一个整体，通常压力帽2位于上方，热缩管3的两端分别密封连接压力帽2和水流缓冲层4，所述热缩管3内填充有试样5，试样5被热缩管3紧密包裹，两端面与压力帽2和水流缓冲层4也尽量无缝连接。
[0022]压力帽2盖合在试样5 —端并预留空间，压力帽2贯穿围压室I连接轴向加压装置6，轴向加压装置6上一般由荷重施加压力；压力帽2与试样5之间