一种测定水泥土渗透变形的试验装置的制作方法

本实用新型涉及岩土试验设备技术领域，具体涉及一种测定水泥土渗透变形的试验装置。

背景技术：

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

水泥土是一种柔性防渗体材料，具有较小的渗透系数和较高的渗透坡降，发明人发现，目前的实验室水泥土渗透变形实验设备无法实现试样在渗流作用下发生的渗透变形破坏，无法观察水泥土的渗流破坏现象，而且现有的水泥土渗流变形试验设备在在构造上影响渗透水的过流面积，因此目前的水泥土渗透变形试验设备还不完善。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种测定水泥土渗透变形的试验装置，能够实现试样的渗透变形破坏，方便观察试样的渗透变形现象，功能完善。

为了实现上述目的，本实用新型通过如下技术方案来实现：

第一方面，本实用新型的实施例提供了一种测定水泥土渗透变形的试验装置，包括底座，所述底座通过固定件与透明盖固定连接，底座和透明盖之间可拆卸的连接有外罩，底座、透明盖及外罩构成压力室，所述底座上表面固定有试样座，所述试样座上表面能够放置第一透水板，所述第一透水板用于支撑试样，所述压力室内还能够设置环状的第二透水板，所述第二透水板能够放置在试样上表面，且其上表面能够与透明盖底面固定的集水筒的下表面接触，所述透明盖设置有出水管，出水管与集水筒内部空间连通，所述试样座还设置有进水管，所述进水管用于向试样通入渗透水，所述底座还设置有充气管，充气管能够向试样外围空间充入空气，对外裹乳胶膜的试样施加围压。

上述本实用新型的实施例的有益效果如下：

1.本实用新型的试验装置，能够通过进水管向试样注入设定压力的渗透水，且第二透水板采用环状、集水筒、第二透水板的内侧面、透明盖下表面及试样上表面能够形成一个空间，该空间允许试样产生渗透变形，且方便利用透明盖观察试样的渗透变形现象，满足了对试样提供设定压力渗透水的同时，还能够允许试样产生渗透变形破坏的要求，功能更加完善。

2.本实用新型的试验装置，底座设置有充气管，能够向外裹乳胶膜的试样施加围压，且能够使围压大于试样的渗透水压，防止了渗透水绕渗。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1是本实用新型实施例1整体结构示意图；

其中，1.底座，2.透明盖，3.外罩，4.立柱，5.压紧螺母，6.承台，7.第一密封圈，8.第一凸台，9.连接环，10.第二凸台，11.第二密封圈，12.把手，13.试样，14.试样座，15.第一透水板，16.渗透水槽，17.第二透水板，18.集水筒，19.集水空间，20.出水管，21.第一凹槽，22.第二凹槽，23.进水管，24.排水管，25.充气管，26.支架。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”字样，仅表示与附图本身的上、下方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

正如背景技术所介绍的，现有的水泥土渗透变形装置无法实现试样的渗透变形破坏，功能不完善，针对上述问题，本申请提出了一种测定水泥土渗透变形的试验装置。

本申请的一种典型实施方式中，如图1所示，一种测定水泥土渗透变形的试验装置，包括底座1，所述底座通过固定件与透明盖2连接，底座和透明盖之间可拆卸的连接有外罩3，底座、透明盖和外罩共同构成压力室。

本实施例中，所述固定件采用三根沿圆周均匀分布的立柱4，所述立柱的两端均具有螺纹柱段，立柱底端的螺纹柱段与底座螺纹连接，立柱顶端的螺纹柱段穿过透明盖，并旋紧压紧螺母5，压紧螺母能够将透明盖压紧在立柱外周面设置的承台6上，实现透明盖与底座的固定连接。

在其他一些实施例中，所述立柱采用四根或五根或更多根，只要满足透明盖与底座的固定强度要求即可。

所述外罩的顶部内侧面与透明盖的外侧面密封接触，具体的所述外罩顶部内侧面和透明盖的外侧面之间设置有第一密封圈7，实现外罩顶部和透明盖的密封连接。

所述外罩底端沿圆周均匀设置有多个第一凸台8，所述底座的外周面螺纹连接有连接环9，所述连接环内侧面设置有多个第二凸台10，第二凸台位于第一凸台上方，旋转连接环，连接环能够利用第二凸台压紧第一凸台，进而实现将外罩压紧在底座上，所述外罩底端面与底座之间设置有第二密封圈11，用于密封外罩底端面与底座之间的空隙。

所述连接环的外周面固定有多个把手12，方便对连接环进行转动，所述把手可采用三个，在其他一些实施例中，所述把手采用四个或五个或更多个，可根据实际需要进行设置。

本实施例的外罩安装时，将外罩自上向下套入，第一凸台穿过第二凸台之间的空隙，使外罩底端面与第二密封圈接触，将外罩放置在底座上，外罩顶部内侧面与第一密封圈接触。转动连接环，连接环产生向下的运动，第二凸台和第一凸台接触，利用第二凸台将第一凸台压紧，进而实现了外罩压紧在底座上。

本实施例中，所述外罩可拆卸的连接在底座与透明盖之间，安装方便，且方便在压力室内部放置试样和相关元件，也方便将试样取出。

本实施例中，试样13采用圆柱体试样，与之相匹配的，所述底座上表面中部位置固定有圆柱型的试样座14，所述试样座的外径与试样的外径相同，所述试样座上能够放置第一透水板15，所述第一透水板采用圆形板，其外径与试样及试样座的外径相同。

所述第一透水板的上表面能够放置试样。

所述试样座的上表面设置有渗透水槽16，渗透水槽与第一透水板的下表面能够形成用于容纳渗透水的空间，采用此种设置，能够使渗透水在试样内均匀渗透。

所述压力室内还能够设置第二透水板17，所述第二透水板采用圆形的环状结构，第二透水板能够放置在试样的上表面，第二透水板的外径与试样的外径相同。

所述透明盖底面中心位置固定有集水筒18，所述集水筒为圆柱筒结构，集水筒的底端面能够与第二透水板的上表面接触，集水筒的外径与第二透水板的外径相同，内径与第二透水板的内径相同。

第二透水板放置在试样与集水筒之间后，集水筒及第二透水板的内侧面、透明盖的下表面及试样的上表面能够形成一个集水空间19，设置所述的集水空间，能够允许试样发生渗透变形破坏，并能够通过透明盖观察试样产生的隆起、细心裂纹等渗透变形情况。

所述透明盖中心位置设置有出水管20，出水管与所述的集水空间连通，集水空间内的水能够通过出水管流出。

本实施中，所述试样座、第一透水板、试样、第二透水板、集水筒的外径相同，保证了试样渗透过流面积是一定的，在允许试样产生渗透变形的同时，又能确保渗透系数的测试精度。

所述试样座的外周面上开设有上下分布的两个第一凹槽21，所述集水筒的外周面上开设有上下分布的两个第二凹槽22，试样座和集水筒能够分别通过第一凹槽和第二凹槽与乳胶膜的两端利用皮筋绑扎固定，进而实现将乳胶膜包裹在试样的外周。

所述试样座设置有进水管23，所述进水管一端与渗透水槽连通，另一端穿过底座后伸出至压力室外部，实验人员能够通过进水管向渗透水槽通入设定压力的渗透水。

所述试样座还设置有排水管24，所述排水管一端与渗透水槽连通，另一端穿过底座与压力室的外部空间连通，实验结束后，能够将集水空间、渗透水槽内的剩余水排出。

所述底座还设置有充气管25，所述充气管一端与压力室内试样的外周空间相连通，另一端与压力室的外部空间相连通，实验人员能够通过充气管向试样的外周空间充入空气，对外裹有乳胶膜的试样施加大于渗透压力的围压，能够防止渗透水绕渗。

本实施例中，所述底座与支架26固定连接，支架用于固定在基础上，支架能够对底座进行支撑，保证实验过程中整个试验装置的稳定性。

本实施例中，充气管、排水管、出水管和进水管上均能够设置阀门，用于控制其导通和关闭。

本实施例的试验装置工作时，包括以下步骤：

步骤1：预先对试样进行预处理，预处理的方法为：在所述试样侧表面均匀涂抹密封胶，并将涂抹密封胶的试样在清水中浸泡至少24小时或利用饱和罐进行真空饱和。

步骤2：将乳胶膜一端套入试样座，并通过第一凹槽与试样座绑扎固定，在试样座上依次放置第一透水板、试样、第二透水板，将乳胶膜的另一端通过第二凹槽与集水筒绑扎固定，此时试样外周面覆盖乳胶膜，将外罩自上向下放置，其底面放置在底座上，通过把手旋转连接环，利用第二凸台和第一凸台将外罩压紧在底座上，连接好压力室后检查压力室是否有漏气现象。

步骤3：实验人员利用进水管向渗透水槽内注入设定20kpa的渗透水，使渗透水槽内充满水，将乳胶膜与试样之间的空气经过出水管排出，然后撤去渗透水压，再通过充气管向压力室内充入20kpa压力的气体，对外裹乳胶膜的试样施加围压，将乳胶膜与试样之间的水排出，然后开始渗透变形试验。

步骤4：试验时，根据试样的渗透变形特性，选择初始渗透坡降及渗透坡降递增值，其原则是既要测得试样临发生变形前的坡降，又能准确地测得临界坡降。试验开始后，实验人员通过充气管向压力室内注入第一设定压力的气体，对外裹乳胶膜的试样施加围压，然后通过进水管，向渗透水槽内注入第二设定压力的渗透水，第二设定压力预先根据渗透坡降进行计算得到，所述第一设定压力比第二设定压力大20kpa，防止渗透水的绕渗，渗透水压力达到第二设定压力30min后，检测出水管流出水的流量3次，每次测读间隔10min，观察渗透水流量及渗透系数的变化，同时由透明盖观察试验过程中出现的各种现象，如渗出水的浑浊程度、试样表面是否有隆起、是否出现细小裂纹等，并描述于记录中。

当连续3次测得的渗透水流量稳定，又无异常现象时，将渗透水压力提升至下一级渗透坡降对应的渗透水压力，采用相同的方法重复进行实验。

采用相同的方法逐级增加渗透水压力，直至试样发生渗透变形破坏或达到设定的抗渗坡降，即可结束实验。

试验结束后，撤去渗透水压和围压，通过排水管将渗透水槽、集水空间及相应管路内的剩余水排出，转动连接环，使第二凸台和第一凸台分开，抬起外罩取下，并拆下乳胶膜，取下试样，渗透变形试验完成。

根据采集的数据整理渗透坡降和渗透流速的关系曲线，从关系曲线中能够获取临界坡降和破坏坡降。

其中：渗透水压力与渗透坡降的关系为：

式中，j-渗透坡降，

h-作用水头，cm；(1mpa相当于100m水头)

l-试件高度，cm。

渗透流量和流速的关系为：

q-t时间内渗透过试样的水量，cm³；

a-试件截面积，cm²；

v-渗透流速，cm/s；

t-时间，s。

渗透系数与流速和渗透坡降的关系为：

k-渗透系数，cm/s；

v-渗透流速，cm/s；

j-渗透坡降。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。