设置有第一多孔板71，试样5与水流缓冲层4之间设置有第二多孔板72，第一多孔板71与第二多孔板72上分别设置孔压传感器8，所述轴向加压装置6上设置有荷重位移传感器9，孔压传感器8与荷重位移传感器9由外部压力监控系统10监测，第一多孔板71上的孔直径为lmm-2mm，允许试样中碎裂的砂石通过，所述第二多孔板72上的孔直径为0.075mm-0.1mm，仅允许水通过。
[0023]压力帽2内部为环形的阶梯状，压力帽2不但直接接触试样进行挤压，还需要在管涌发生后供砂石和水经过排出，第一多孔板71位于压力帽2内的台阶上，沙水流出管道14连通压力帽2内肩阶形成的预留空间。
[0024]所述围压室I上具有气孔，用于注水时排气用，连接围压室I设置有围压监控系统11 ;连接水流缓冲层4设置有注水控制系统12以及内压监控系统13，围压监控系统11和内压监控系统13是相对的压力检测系统，用于调节内外部的压力平衡。
[0025]模拟不同应力条件下管涌三轴试验装置的测试方法，步骤如下:
[0026](I)制备、安装试样。首先，根据干密度及含水量要求，利用对开模具制备试样5，试样5外表采用热缩管3紧密包裹。其次，在围压室I底部安装水流缓冲层4，通常用卵石作为缓冲层，在卵石缓冲层上面放置第二多孔板72，在第二多孔板72中心处安置孔压传感器。然后将试样5固定在卵石缓冲层上；试样5另一端安装第一多孔板71，在第一多孔板71中心处也安装孔压传感器，另一侧设置压力帽2。压力帽2、热缩管3和水流缓冲层4安装过程保持竖直状态，保证后期承受轴向压力时，不致产生偏心受压，影响试验效果。
[0027](2)施加围压。首先，打开围压室I顶部排气孔，利用注水控制系统12往围压室I内缓慢注水，待水全部充满围压室I并从排气孔溢出时，拧紧排气孔，停止注水。其次，利用围压监控系统11和内压监控系统13共同检测内部压力情况并记录压力值变化，最后，同时打开沙水流出管道14，试样5开始固结过程。
[0028](3)施加轴向压力。根据试样5排水固结过程，通过荷重向轴向加压装置6试压，轴向加压装置6作用于压力帽2，荷重位移传感器9位于轴向加压装置6上用于监测位移程度，防止爆管起动轴向加压设备，施加轴向压力，轴向力施压过程通过控制器分级加载，通过荷重位移传感器9密切监视试样5在固结过程中的沉降量，施加一级荷载以后，当试样沉降量不再变化时，开始施加下一级压力，直至加载到要求的轴向荷载。待试样5沉降稳定后，保持围压及轴向压力不变模拟实际工程中原状土体所处的三向受压状态。
[0029](4)施加渗透压力。注水控制系统12持续注水，开始分级施加渗透压力，强压水不断冲入试样5，渗透进入试样5发生管涌现象，试样5两端的孔压传感器可以准确量测试样两端的水压力，随着注水控制系统12逐级增加渗透压力，试样5两端的水压力差值越来越大，就导致试样5中细料的起动，运移，并经过试样顶端的第一多孔板71，最后进入沙水流出管道14排出。在此过程中密切监视，试样两端孔压传感器的读数，出水管的流量、管涌发生以后出砂量随时间变化关系、轴向变形情况等数据。待试样5被破坏后，关闭出水管，水头施加系统，做传统三轴试验，获得管涌破坏后试样的强度参数。
[0030]通过改变围压，重复以上(1)~ (4)试验模拟处于不同应力条件下管涌发生发展机理。为提前预报和实际工程管涌险情的预警提供技术支持。
[0031]以上所述，仅为本申请较佳的【具体实施方式】，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种模拟不同应力条件下管涌三轴试验装置，其特征在于:包括封闭的围压室(1)，所述围压室(I)内从上至下依次设置有压力帽(2)、热缩管(3)和水流缓冲层(4)，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);所述压力帽(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);所述压力帽(2)与试样(5)之间设置有第一多孔板(71)，所述试样(5)与水流缓冲层(4)之间设置有第二多孔板(72)，第一多孔板(71)与第二多孔板(72)上分别设置孔压传感器(8 )，所述轴向加压装置(6 )上设置有荷重位移传感器(9 )，孔压传感器(8 )与荷重位移传感器(9)由外部压力监控系统(10)监测；所述围压室(I)上具有气孔，连接围压室(I)设置有围压监控系统(11);连接水流缓冲层(4)设置有注水控制系统(12)以及内压监控系统(13 );所述压力帽(2 )连通有沙水流出管道(14 )。
2.根据权利要求1所述的一种模拟不同应力条件下管涌三轴试验装置，其特征在于:所述压力帽(2)内部为环形的阶梯状，第一多孔板(71)位于压力帽(2)内的台阶上，沙水流出管道(14)连通压力帽(2)内肩阶形成的预留空间。
3.根据权利要求1所述的一种模拟不同应力条件下管涌三轴试验装置，其特征在于:所述第一多孔板(71)上的孔直径为lmm-2mm，所述第二多孔板(72)上的孔直径为0.075mm-0.1mm0
4.根据权利要求1所述的一种模拟不同应力条件下管涌三轴试验装置，其特征在于:所述水流缓冲层(4)内填充有卵石。
【专利摘要】本实用新型公开了一种模拟不同应力条件下管涌三轴试验装置，属于水力工程领域，包括围压室，围压室内有压力帽、热缩管和水流缓冲层，热缩管内填充有试样；压力帽贯穿围压室连接轴向加压装置；压力帽与试样之间设置有第一多孔板，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设置孔压传感器，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；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。与现有技术相比，本实用新型的利用装置内部多方位施压达到管涌破坏，实时监测装置内各位置的压力变化，提供数据以便研究。
【IPC分类】E02B1-02
【公开号】CN204530607
【申请号】CN201520188327
【发明人】丁小闯, 陈亮, 胡海星, 文磊, 李月奇
【申请人】河海大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月31日