一种应力相关的粗粒土渗透变形特性测试仪及试验方法
【专利摘要】本发明公开了一种应力相关的粗粒土渗透变形特性测试仪及试验方法，属于岩土体渗透变形参数测试领域。本发明所要解决的技术问题是考察在不同应力的作用下，粗粒土渗透变形水力坡度的变化规律和渗透变形后的渗透系数的测定。其中，通过压力室的气压来控制施加应力的大小，利用抽气装置和注入无气水来达到粗粒土的快速饱和。试验过程中，通过两个测压管的读数之差与其距离的比值得出在不同应力作用下的水力坡度，分析水力坡度随应力改变的变化规律。通过记录试验过程中流量的变化得出渗透变形后的渗透系数。该装置结构简单合理，操作简便，主要用于土木工程、水利工程等领域。
【专利说明】
一种应力相关的粗粒土渗透变形特性测试仪及试验方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于土木工程、水利工程的一种岩土体的变形特性测试装置，尤其是针对在不同应力作用下，粗粒土的渗透变形特性测试。
【背景技术】
[0002]土体在渗流作用下，发生渗透变形，可能导致工程失事，因此研究土体的渗透性及其抗渗破坏性能有重要意义。在粒组划分上面，把0.075mm作为粗粒组与细粒组的界限，把60mm作为粗粒组与巨粒组的界限，规定土样中粗粒组的质量多于总质量的50%的土称为粗粒土。渗透系数及水力坡度是控制土体渗透变形的重要指标。目前，现有的渗透变形测试仪不能反映作用在岩土体上的应力对渗透特性的影响，不能合理的确定岩土体渗控工程设计所需的临界水力坡度等指标。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是考察在不同应力的作用下，粗粒土渗透变形水力坡度的变化规律和渗透变形后的渗透系数的测定。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可以在应力作用下，分析水力坡度的变化规律和测定渗透变形后的渗透系数的仪器;包括长方体的无盖有机玻璃桶(20)和其下端的测压管(21);所述无盖有机玻璃桶(20)左端和右端分别用高强螺栓连接不锈钢桶盖
[5]和(6)，上端连接压力室(10);不锈钢桶盖(5)左端连接三通(7)，所述的三通(7)右侧连接出水口，上侧连接抽气装置(22)，左侧连接有机玻璃管将水排入量筒(19);不锈钢桶盖
[6]右端连接三通(8)，所述的三通(8)左侧连接进水口，上侧连接无气水装置(23)，右侧通过有机玻璃管连接水箱(18);所述的压力室(10)上端连接鼓风机(9)，下端连接弹性橡胶膜
(12);压力室(10)内气压的增加或减小，使弹性橡胶模(12)发生鼓胀或收缩，从而实现应力的施加。
[0005]所述无盖有机玻璃桶(20)左结构为孔隙可调节的双层透明透水板(13)，中间为试样，试样右边为透水板(14)，为了减小水流对试样的冲刷影响，最右端设置鹅卵石(15)。根据双层透明透水板(13)中土颗粒的跳动情况来判断试样是否发生渗透变形，通过调节双层透明透水板(13)的孔隙大小来控制渗透变形的程度。
[0006]所述的出水管路上设置阀门(I)，抽气装置(22)上设置阀门(2)，无气水装置(23)上设置阀门(3)，进水管路上设置阀门(4)。
[0007]为了随时了解压力室对试样所施加的应力，在所述的压力室(10)上设置有压强计(U)。为了记录试验过程中水压力变化和流量变化，在所述的进水管路上设置压力计(16)和流量计(I 7)。
[0008]为了分析试验过程中水力坡度的变化规律，在无盖有机玻璃桶(20)下端设置测压管(21)，其间距为20cm。试验过程中，通过两个测压管的读数之差与其距离的比值得出水力坡度。若发现试样中开始有土颗粒跳动，即刚刚发生渗透变形，此时的水力坡度即为临界水力坡度。
【附图说明】
[0009]以下结合附图对本发明作进一步阐述。
[0010]图1为本发明的结构原理图。
[0011]在图中。
[0012]1-阀门；2-阀门；3-阀门；4-阀门；5-不锈钢桶盖;6-不锈钢桶盖;7-左三通;8-右三通;9-鼓风机;10-压力室；11-压强计；12-弹性橡胶膜;13-双层透明透水板;14-透水板;15-鹅卵石；16-压力计；17-流量计；18-水箱；19-量筒;20-无盖有机玻璃桶;21-测压管;22-抽气装置;23-无气水装置。
【具体实施方式】
[0013]无盖有机玻璃桶(20)左结构为孔隙可调节的双层透明透水板(13)，中间放置试样，压实并削平，试样右边为透水板(14)，最右端为鹅卵石(15)。
[0014]无盖有机玻璃桶(20)左端和右端分别用高强螺栓连接不锈钢桶盖(5)和(6)，上端连接压力室(10)。压力室(10)上设置压强计(11)，上端连接鼓风机(9)，下端连接弹性橡胶膜(12)。
[0015]不锈钢桶盖(5)左端连接三通(7)，所述的三通(7)右侧连接出水口，上侧连接抽气装置(22)，左侧连接有机玻璃管将水排入量筒(19)。
[0016]不锈钢桶盖(6)右端连接三通(8)，所述的三通(8)左侧连接进水口，上侧连接无气水装置(23)，右侧通过有机玻璃管连接水箱(18)。
[0017]在出水管路上设置阀门(1)，抽气装置(22)上设置阀门(2)，无气水装置(23)上设置阀门(3)，进水管路上设置阀门(4)、压力计(16)和流量计(17)。
[0018]在无盖有机玻璃桶(20)下端设置测压管(21)，其间距为20cm。
[0019]仪器安装好之后，检查仪器的安装情况，观察是否有连接松动的情况。
[0020]试验开始前，为了使粗粒土快速饱和，关闭阀门(1)、阀门(3)和阀门(4)，打开阀门
(2)对试样进行抽气lh。然后打开阀门(3)，边抽气边注入无气水，待试样完全被浸没后关闭阀门(3)，再等待大约2h直到粗粒土达到饱和。
[0021 ] 关闭阀门(2)，打开阀门(I)和阀门(4)，启动鼓风机(9)，开始对试样加压，观察记录压强计(11)的读数，待达到所需压力后关闭鼓风机(9)。调节水箱水头使水压上升并逐渐稳定，半个小时后，记录测压管的读数，得出水力坡度。然后重新启动鼓风机(9)，增大对试样的压力，继续调节水箱水头加大水压，再等半个小时后，记录测压管读数并得出水力坡度。重复上述操作，我们可以得到一系列不同应力作用下的水力坡度。当发现试样中开始有土颗粒跳动，即刚刚发生渗透变形，此时的水力坡度即为临界水力坡度。
[0022]当试样发生渗透变形后，记录流量计的读数，分析得出试样渗透变形后的渗透系数。
[0023]关闭所有阀门，试验结束。
【主权项】
1.一种应力相关的粗粒土渗透变形特性测试仪及试验方法，包括长方体的无盖有机玻璃桶(20)和其下端的测压管(21);所述无盖有机玻璃桶(20)左端和右端分别连接不锈钢桶盖(5)和(6)，上端连接压力室(10);不锈钢桶盖(5)左端连接三通(7)，所述的三通(7)右侧连接出水口，上侧连接抽气装置(22)，左侧连接有机玻璃管将水排入量筒(19);不锈钢桶盖(6)右端连接三通(8)，所述的三通(8)左侧连接进水口，上侧连接无气水装置(23)，右侧通过有机玻璃管连接水箱(18);所述的压力室(10)上端连接鼓风机(9)，下端连接弹性橡胶膜(12)。2.根据权利要求1所述的一种应力相关的粗粒土渗透变形特性测试仪及试验方法，其特征是，所述无盖有机玻璃桶(20)左结构为孔隙可调节的双层透明透水板(13)，中间为试样，试样右边为透水板(14)，最右端为鹳卵石(15)。3.根据权利要求1所述的一种应力相关的粗粒土渗透变形特性测试仪及试验方法，其特征是，所述的不锈钢桶盖(5)和(6)分别用高强螺栓与无盖有机玻璃桶(20)相连。4.根据权利要求1所述的一种应力相关的粗粒土渗透变形特性测试仪及试验方法，其特征是，所述的出水管路上设置阀门(1)，抽气装置(22)上设置阀门(2)，无气水装置(23)上设置阀门(3)，进水管路上设置阀门(4)。5.根据权利要求1所述的一种应力相关的粗粒土渗透变形特性测试仪及试验方法，其特征是，所述的压力室(10)上设置有压强计(11)。6.根据权利要求1所述的一种应力相关的粗粒土渗透变形特性测试仪及试验方法，其特征是，所述的进水管路上设置压力计(16)和流量计(17)。7.根据权利要求1所述的一种应力相关的混合土渗透变形测试仪及试验方法，其特征是，所述的测压管(21)之间的距离为20cm。
【文档编号】G01N15/08GK105910973SQ201610312977
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】何忠明, 职孟林, 邢逸航, 邓喜, 刘森峙, 蔡军
【申请人】长沙理工大学