一种管涌流土试验装置制造方法
【专利摘要】一种管涌流土试验装置，包括圆筒形底座和圆筒渗流室，所述圆筒形底座与圆筒渗流室通过法兰盘连接，所述圆筒形底座的下端面密闭地固定在底板上，圆筒形底座的上端面上密集均匀分布有形成渗流通道的渗流小孔，圆筒形底座的侧壁上开有一个供水孔，所述供水孔通过供水管与供水装置相连，所述供水管上与供水孔连接的一端设有压力表和阀门，所述圆筒渗流室的侧壁上开有一排均匀间隔排列的排水孔。本实用新型实施容易，操作简单，可模拟基坑土体受施工降水或坑底承压水的影响发生管涌或流土等土体渗透破坏的现象，计算土体的渗透系数，为基坑工程施工降水的研究提供实验室数据和相关基础参数。
【专利说明】—种管涌流土试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种试验装置，特别是一种涉及管涌流土现象的试验装置，属于建筑工程领域。
【背景技术】
[0002]随着城市化的加快进行，城区内的建筑高度和密度都在不断增大，基坑也越来越深，在地下水位较高的地区进行基坑开挖，渗流是突出存在的问题，地下水的流流对基坑工程的稳定性具有显著的影响。土体发生管涌或流土破坏是很多基坑工程失事的主要原因。基坑工程发生土体的管涌或流土破坏时，不仅影响了施工进度，更有甚者会造成人员伤亡。管涌和流土破坏均发生在土体内部，如何评价基坑工程渗透破坏的稳定性问题成为重要的课题。
[0003]土体发生渗透破坏的形式主要有管涌和流土两种类型。管涌是指土体中的细颗粒在渗流作用下沿着骨架颗粒孔隙通道的移动或流失，孔隙通道相互连通形成管路，进而发生更大的渗透破坏。流土是指在向上的渗流力的作用下，颗粒间的有效应力为零时，颗粒群发生悬浮、移动的现象。这种现象多发生在颗粒级配均匀的饱和细砂、粉砂和粉土层中。它的发生一般是突发性的，对工程危害极大。
[0004]鉴于此，急需一种能模拟基坑工程施工降水过程中发生管涌或流土的试验演示装置，可为使得抽象的土体变形破坏变得直观，计算土体的渗透系数，并为基坑工程及边坡工程稳定等研究提供实验室数据和基础参数。
[0005]目前，现有的管涌流土试验演示装置，功能单一、操作复杂且精度不够，无法满足现有建筑施工中对测定管涌、流土现象发生的高标准、高精度需求。
实用新型内容
[0006]为解决上述问题，本实用新型提出了一种管涌流土试验演示装置，能对不同性质的基坑土体进行渗透破坏模拟，使得土体发生管涌和流土的现象更为直观，并通过压力表测得水流压力，分析发生管涌或流土破坏时土体的渗流场，评价其稳定性，计算土体的渗透系数，并为基坑工程及边坡工程的管涌和流土等渗透破坏的研究提供可靠的高精度实验室数据和基础参数。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0008]一种管涌流土试验装置，包括圆筒形底座和圆筒渗流室，所述圆筒形底座与圆筒渗流室通过法兰盘连接，所述圆筒形底座的下端面密闭地固定在底板上，圆筒形底座的上端口连接有上端头封板，所述上端头封板上密集均匀分布有形成渗流通道的渗流小孔，圆筒形底座的侧壁上开有一个供水孔，所述供水孔通过供水管与供水装置相连，所述供水管上与供水孔连接的一端设有压力表和阀门，所述圆筒渗流室的侧壁上开有一排均匀间隔排列的排水孔。
[0009]所述圆筒渗流室的下端口设有下端头封板，所述下端头封板上开有与圆筒形底座对应的渗流小孔。
[0010]所述排水孔上连接有排水管。
[0011]所述供水装置包括支架、平行连接在支架上的升降杆和支撑杆、连接在升降杆和支撑杆上的升降架和与升降架固定连接的供水箱，所述供水箱与供水管连接。
[0012]所述渗流小孔的直径为I?3mm。
[0013]所述底板为正方形、矩形或者圆形。
[0014]所述底板为不透水的有机玻璃制成。
[0015]本实用新型的有益效果如下:
[0016]本实用新型结构简单,其中圆筒形底座为有机玻璃制成，圆筒形底座的下部固定在底板上，保证了稳定性；圆筒形底座的上部有密布渗流小孔，以供形成渗流的通道，圆筒形底座的侧壁开有供水孔，通过供水管与供水装置连接，供水管上连接阀门和压力表；供水装置中有一个可调高度的供水箱，供水箱通过供水管与圆筒形底座连接，压力表的作用为可读出由供水装置产生的压力水头，供水装置为试样进行渗透破坏演示提供所需的压力；圆筒渗流室为进行渗流试验的场所，其下端面开有与圆柱形底座对应的渗流小孔，圆筒渗流室与圆筒形底座相连接，形成渗流通道；在圆筒渗流室的侧壁上开有排水孔，通过排水管与外界相连，供排水用。
[0017]本实用新型可重复进行试验，通过改变土体的级配等物理参数，进行管涌或流土的演示，此外，还可模拟基坑土体受施工降水或坑底承压水的影响发生管涌或流土等土体渗透破坏的现象，计算土体的渗透系数，为基坑工程施工降水的研究提供实验室数据和相关基础参数，本实用新型实施容易，操作简单，将试样放置在圆筒渗流室内，渗流作用自下而上发生，沿圆筒渗流室向上渗透，通过土体两端的压力水头大小以及渗透水量的大小可计算土体试样的渗透系数；通过提升供水箱的高度加大土体的渗透压力差，达到土体发生流土或管涌的临界压力值，进行渗透破坏演示，可以精确测得土体试样的渗透系数。
[0018]本实用新型可以广泛适用于管涌流土试验。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的主视图。
[0020]图2是本实用新型圆筒形底座的俯视图。
[0021]图3是本实用新型的使用状态示意图。
[0022]1-圆筒形底座、2-圆筒渗流室、3_排水孔、4_底板、5_法兰盘、6_排水管、7_压力表、8-阀门、9-渗流小孔、10-供水孔、11-供水装置、11.1-供水箱、11.2-升降架、11.3-支架、11.4-升降杆、11.5-支撑杆、12-供水管。
[0023]【具体实施方式】:
[0024]实施例参见图1所示，这种管涌流土试验装置，包括圆筒形底座I和圆筒渗流室2，所述圆筒形底座I与圆筒渗流室2通过法兰盘5连接，所述圆筒形底座I的下端面密闭地固定在底板4上，所述底板4为正方形，由不透水的有机玻璃制成，参见图2所示，圆筒形底座I的上端口连接有上端头封板，所述上端头封板上密集均匀分布有形成渗流通道的渗流小孔9，所述渗流小孔9的直径为2mm，圆筒形底座I的侧壁上开有一个供水孔10，所述供水孔10通过供水管12与供水装置11相连，所述供水管12上与供水孔10连接的一端设有压力表7和阀门8，所述圆筒渗流室2的下端口设有下端头封板，所述下端头封板上开有与圆筒形底座I对应的渗流小孔，所述圆筒渗流室2的侧壁上开有一排均匀间隔排列的排水孔3，所述排水孔3上连接有排水管6。
[0025]参见图3所示，所述供水装置11包括支架11.3、平行连接在支架11.3上的升降杆11.4和支撑杆11.5、连接在升降杆11.4和支撑杆11.5上的升降架11.2和与升降架固定连接的供水箱11.1，所述供水箱11.1与供水管12连接。
[0026]本实用新型的使用方法，具体步骤如下:
[0027]步骤一:连接管涌流土试验装置
[0028]将圆筒形底座I与底板4固定连接，并通过法兰盘5和螺栓将圆筒渗流室2与圆筒形底座I固定连接，通过供水管12将圆筒形底座I与供水装置11连接，并在供水管12与圆筒形底座I连接的一端设有与压力表7与阀门8。
[0029]步骤二:放入土体试样
[0030]在圆筒渗流室2内放置与实际地层密度和孔隙率相同的土体试样，由于试验中需要测定不同厚度的土体试样的渗透破坏情况，故根据试验情况，选择不同的排水孔3进行排水，如果厚度大了，就在上面的排水孔，其他的排水孔用橡胶塞封堵。
[0031]步骤三，开始试验
[0032]打开阀门8，使水流通过供水孔10进入圆筒形底座I，充满圆筒形底座I后，又通过渗流小孔进入圆筒渗流室2，进而流入土体试样，待有水从圆筒渗流室2的排水孔3中排出。
[0033]步骤四:观察管涌或流土现象
[0034]按如上所述将预先准备好的相应级配的土体放入圆筒渗流室后，通过加大压力水头，观察圆筒渗流室内土体的变化，直至出现管涌或流土现象，水流压力可以通过压力表测出来:供水装置中的供水箱的高度可以随着升降架调节，即利用升降杆控制连接供水箱的升降架沿着支撑杆上下移动，而供水箱的高度增加，压力水头也随之增加。
[0035]步骤五:测量土体渗透系数
[0036]待上述步骤稳定后，测量在规定时间内的水流的排出量，通过土体试样两端的压力水头大小以及渗透水量的大小可计算土体试样的渗透系数，其中供水水流的压力通过压力表测得，土体试样顶部压力水头可通过测量水面距离土体试样顶部的高度间接得出。
【权利要求】
1.一种管涌流土试验装置，包括圆筒形底座(I)和圆筒渗流室(2)，所述圆筒形底座(I)与圆筒渗流室(2)通过法兰盘(5)连接，其特征在于:所述圆筒形底座(I)的下端面密闭地固定在底板(4 )上，圆筒形底座(I)的上端口连接有上端头封板，所述上端头封板上密集均匀分布有形成渗流通道的渗流小孔(9)圆筒形底座(I)的侧壁上开有一个供水孔(10)，所述供水孔(10)通过供水管(12)与供水装置(11)相连，所述供水管(12)上与供水孔(10)连接的一端设有压力表(7)和阀门(8)，所述圆筒渗流室(2)的侧壁上开有一排均匀间隔排列的排水孔(3)。
2.根据权利要求1所述的一种管涌流土试验装置，其特征在于:所述圆筒渗流室(2)的下端口设有下端头封板，所述下端头封板上开有与圆筒形底座(I)对应的渗流小孔。
3.根据权利要求2所述的一种管涌流土试验装置，其特征在于:所述供水装置(11)包括支架(11.3 )、平行连接在支架(11.3 )上的升降杆(11.4 )和支撑杆(11.5)、连接在升降杆(11.4)和支撑杆(11.5)上的升降架(11.2)和与升降架固定连接的供水箱(11.1),所述供水箱(I1.1)与供水管(12)连接。
4.根据权利要求2所述的一种管涌流土试验装置，其特征在于:所述排水孔(3)上连接有排水管(6)。
5.根据权利要求4所述的一种管涌流土试验装置，其特征在于:所述渗流小孔(5)的直径为I?3_。
6.根据权利要求5任意一项所述的一种管涌流土试验装置，其特征在于:所述底板(4)为正方形、矩形或者圆形。
7.根据权利要求6任意一项所述的一种管涌流土试验装置，其特征在于:所述底板(4)为不透水的有机玻璃制成。
【文档编号】G01N33/24GK203965428SQ201420311259
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】张清林, 耿冬青, 油新华, 宋福渊, 杨春英, 胡贺祥 申请人:中国建筑股份有限公司