一种用于针孔渗透变形试验的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抗渗透变形试验装置，具体涉及一种用于针孔渗透变形试验的装置。
【背景技术】
[0002]针孔渗透变形试验用于在岩溶塌陷试验中测试具有裂隙面或者较大孔隙土体的抗渗透变形破坏能力。在现有的试验过程中，通常采用切割原状土样达到标准进行填装，并在测试装置内壁涂抹凡士林进行润滑与防渗。其不足之处在于:取样切割填装工序复杂繁琐，采用凡士林进行润滑防渗难以完全防止渗漏进而影响试验数据的精度与可靠性。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种用于针孔渗透变形试验的装置，该装置结构简单，易操作，试验结果更可靠。
[0004]本发明所述的用于针孔渗透变形试验的装置，包括渗透变形装置，该渗透变形装置包括第一盖体、第二盖体和采样和制样用的环刀，其中:
[0005]所述第一盖体具有一个由其表面向第一盖体内部凹进的第一腔室，该第一腔室的形状与环刀的外形相匹配，在第一盖体上还设置有与该第一腔室连通的进水管和排气管；
[0006]在第二盖体的其中一个表面上开设有一个向第二盖体内部凹进的第二腔室及与该第二腔室连通的第三腔室，所述第二腔室的形状与环刀的外形相匹配，所述第二腔室和第三腔室的中心轴线重合，且第二腔室的口径大于第三腔室的口径；在第三腔室中填充有第二过滤介质，在第二盖体上还设置有与所述第三腔室连通的出水管；
[0007]所述第一盖体和第二盖体呈第一盖体上第一腔室的开口和第二盖体上第二腔室的开口正对的方式设置，并通过连接件可拆卸地连接在一起；
[0008]所述的环刀置于由第一盖体的第一腔室和第二盖体的第二腔室构成的空间中，且环刀上刀刃一端的底部置于第二盖体上第二腔室与第三腔室的连接部，环刀上远离刀刃的一端至第一腔室的底部之间填充有第一过滤介质，在环刀的外周壁与第一腔室的内周壁及第二腔室的内周壁之间设置有密封件；此时，第一盖体上进水管的中心轴线、第一腔室的中心轴线、第二腔室的中心轴线、第三腔室的中心轴线、环刀的中心轴线以及出水管的中心轴线重合。
[0009]上技术方案中，为了固定密封件的位置，进一步提高密封效果，还可以在第一腔室的内周壁上开设至少一道环形凹槽，在第二腔室的内周壁上开设至少一道环形凹槽，将密封件置于所述的环形凹槽中。所述的密封件的数量与环形凹槽的数量相当。优选是在第一腔室的内周壁和第二腔室的内周壁上分别开设二道环形凹槽。
[0010]上述技术方案中，所述的密封件可以是现有技术中常用的密封件，通常为O形密封圈。
[0011]上述技术方案中，所述的第一过滤介质为砾石。
[0012]上述技术方案中，所述的第二过滤介质为形状呈环形的透水石，该透水石的外径与第三腔室的口径相匹配，其内径等于或稍大于出水管的口径；在该透水石置于第三腔室中时，其轴线与出水管的中心轴线重合。
[0013]上述技术方案中，所述的连接件与现有技术相同，优选为螺栓、螺母。
[0014]上述技术方案中，在排气管上还设置有截止阀。
[0015]上述技术方案中，所述环刀的结构与现有技术相同，在本申请中它用于取样和制样，采用环刀进行取样制样，具体的取样与制样方法与现有技术相同。与传统土工试验结合，可联合测试土样的体积、密度、质量等参数，实现一个样品的多次利用；还可进行不同尺寸与厚度规格的针孔渗透变形试验。而将内部有制好的试样的环刀直接置于由第一盖体的第一腔室和第二盖体的第二腔室构成的空间中，减少了填装工序，提高了效率。为了更精确地控制进行测试的试样的厚度，优选是在环刀的外周壁上标示有表示距离的刻度表。
[0016]本发明所述的用于针孔渗透变形试验的装置，还包括向渗透变形装置供水并控制水压力的水头压力控制系统以及用于盛接由出水管流出来的水的盛水容器。其中，所述水头压力控制系统可与现有技术相同，如公开号为CN103345278A的发明专利所述的常水头大流量渗透变形水压力自动控制装置等，优选采用下述结构的水头压力控制系统:水头压力控制系统包括蓄水装置以及向渗透变形装置供水的供水管，其中:所述供水管包括一供水主管和一根与该供水主管连通的供水支管，所述供水主管的一端与蓄水装置连通，另一端与供水支管连通，在供水主管上还设置有一与其连通的排水管；所述供水支管上未与供水主管连接的一端则与渗透变形装置中的进水管连通。所述的供水主管上从入水口端至其出水口端方向依次设置有定量泵、第一蓄能器、调速阀、减压阀、第二蓄能器和压力表；所述的排水管设置于第一蓄能器和调速阀之间，在排水管上设置有溢流阀。所述的供水支管上从其进水口端至其出水口端依次设置有一个截止阀及一个压力表。其中，所述的定量泵可以是叶片泵或蠕动泵，所述的蓄水装置通常为水池，所述供水主管的入水口端伸入水池(最好是使供水主管入水口端置于水池中的液面以下，更好是将供水主管入水口端置于接近水池底部的位置)；所述排水管的出水口端伸入蓄水装置中。上述用于盛接由渗透变形装置出水管流出来的水的盛水容器具体可以是量杯或具有容积刻度的容器。
[0017]与现有技术相比，本发明的特点在于:
[0018]1、通过更换不同类型尺寸的环刀与切入深度进行取样，可以满足不同尺寸针孔渗透变形试样的抗渗透变形试验；还可联合测试土样的体积、密度、质量等参数，实现一个样品的多次利用。
[0019]2、将内部有制好的试样的环刀直接置于由第一盖体的第一腔室和第二盖体的第二腔室构成的空间中，不仅减少了填装工序，提高了效率，还避免了现有技术中因填装时采用凡士林进行润滑可能出现的渗漏现象。
[0020]3、本发明所述结构中，将第二盖体上的第二腔室的口径设置成大于第三腔室的口径，并将内置有试样的环刀的刀刃一端的底部置于第二盖体上第二腔室与第三腔室的连接部(即第二腔室大于第三腔室部分的底部)，从而有效地避免了水流出现壁流现象，使水流尽可能地实现直接通过试样中的针孔进而从出水管流出(假设水流在环刀内壁出现壁流现象，这些水流也会沿着第二腔室与第三腔室的连接部再流入第三腔室中，这会延长水流的线路，也就增大了水流的阻力，而因试样中存在针孔，水流流经针孔再从出水管流出的阻力明显小于上述出现壁流现象时的阻力，因此，水流会选择从阻力小的通道流至出水管(即流经针孔再从出水管流出))，从而保证水按照试验设计从试样的针孔中流出，提高实验数据的可靠性。
[0021]4、进一步地，在常规环刀的外壁要示刻度，达到精确控制测试土体试样厚度的目的。
【附图说明】
[0022]图1为本发明所述用于针孔渗透变形试验的装置中的渗透变形装置的结构示意图；
[0023]图2为图1所示实施方式中环刀及其内部试样的结构示意图；
[0024]图3为本发明所述用于针孔渗透变形试验的装置一种实施方式的结构示意图；
[0025]图4为将图3所示实施方式的装置应用于桂林某河流季节性水位波动引起河岸区域地下水位波动造成塌陷可能性进行评估而进行的针孔渗透变形试验时试样破坏半对数曲线图；
[0026]图5为将图3所示实施方式的装置应用于桂林某河流季节性水位波动弓I起河岸区域地下水位波动造成塌陷可能性进行评估而进行的针孔渗透变形试验时试样破坏后的图片。
[0027]图中标号为:
[0028]I第一盖体；2进水管；3排气管；4截止阀；5环刀；5_1刻度表；60形密封圈；7第二盖体；8第二过滤介质；9试样；10出水管；11螺栓；12螺母；13第一过滤介质；14渗透变形装置；15供水管；15-1供水主管；15-2供水支管；16定量泵；17第一蓄能器；18调速阀；19减压阀；20第二蓄能器；21压力表；22溢流阀；23排水管；24蓄水装置；25盛水容器。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本发明作进一步的详述，以更好地理解本发明的内容。
[0030]在图1所示的实施方式中，所述的渗透变形装置14包括第一盖体1、第二盖体7和环刀5，其中:
[0031]所述第一盖体I具有一个由其表面向第一盖体I内部凹进的第一腔室，该第一腔室的形状及大小与环刀5的外形相匹配，在第一腔室靠近其开口一端的内周壁上开设有二道环形凹槽，在第一盖体I上还设置有与该第一腔室连通的进水管2和排气管3，在排气管3上设置有截止阀4 ;
[0032]在第二盖体7的其中一个表面上开设有一个向第二盖体7内部凹进的第二腔室及与该第二腔室连通的第三腔室，所述第二腔室的形状及大小与环刀5的外形相匹配，在第二腔室的内周壁上开设有二道环形凹槽；所述第二腔室和第三腔室的中心轴线重合，且第二腔室的口径大于第三腔室的口径；在第三腔室中填充有第二过滤介质8，在第二盖体7上设置有与所述第三腔室连通的出水管10，出水管10上设置有截止阀4 ;
[0033]所述第一盖体I和第二盖体7呈第一盖体I上第一腔室的开口和第二盖体7上第二腔室的开口正对的方式设置，并通过连接件可拆卸地连接在一起；
[0034]所述的环刀5用于采样和制样(按现有常规技术采好样后，沿着环刀5的中心轴线在试样9上制作一个针孔，所述针孔的轴线与环刀5的中心轴线重合)，其结构如图2所示，在环刀5的外周壁上标示有表示距离的刻度表5-