一种沿湖路堤渗流和变形特征试验装置的制作方法

本发明涉及一种沿湖路堤土体渗流和变形特征试验装置。该装置可以模拟沿湖路堤在单侧浸水条件下路堤土含水率、孔隙水压力、土压力以及变形等一系列变化。此发明还涉及该试验装置的使用方法。

背景技术：

目前，路堤的浸水变形已经成为公路、铁路领域不可忽视的问题，由路堤沉降变形引起的交通事故时有发生。尤其是沿湖路堤的浸水沉降变形问题尤其的严重，路堤在单侧浸水情况下发生不均匀的沉降，可见水进入路堤土体是引起沉降变形的主要原因。水在路堤土体引起沉降的同时伴随着土体孔隙水压力、含水率、土压力等一系列的改变。本实验装置以及试验方法对沿湖路堤在单侧浸水条件下土体的渗流以及变形特征的研究具有重大意义。

现有对土体进行的浸水沉降试验大部分针对黄土，试验方法大都是针对降雨条件下对土体沉降试验，并没有对土体单侧浸水条件下土的渗流以及沉降变形做相关的试验，更没有系统对路堤土体渗流期间沉降变形与土体含水率、土压力、孔隙水压力之间的关系进行研究。因此设计了一种能够模拟沿湖路堤单侧浸水条件下观察土体渗流和变形的装置，该装置也要实现对土体含水率、孔隙水压力、土压力等变化的持续观测，以便分析上述变化与土体变形的关系。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是设计一种沿湖路堤在单侧浸水条件下观测路堤土渗流以及变形特征的试验装置，并且能够持续观察在渗流过程中土体含水率、孔隙水压力、土压力等一系列的变化。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种沿湖路堤渗流和变形特征试验装置，该装置分为三个部分，第一部分为试验装置，包括矩形有机玻璃容器、多孔有机玻璃隔板；第二部分为测量装置，包括土压力盒、孔隙水压力计、含水率测试仪、沉降杆、应力应变测试仪；第三部分为供水装置，包括水箱、增压泵、电子流量控制器、导水管。

所述沿湖路堤渗流和变形特征试验装置整体布局是：在矩形有机玻璃容器其中一个短边侧面设有出水口，所述出水口内侧固定多孔有机玻璃隔板；所述在矩形有机玻璃容器的长边侧壁钻有48个钻孔，这48个钻孔用来安装含水率测试仪、土压力盒、孔隙水压力计；所述土压力盒、孔隙水压力计与矩形有机玻璃容器外部的应力应变测试仪相连；所述矩形有机玻璃容器的外部设有供水装置包括水箱、增压泵、流量控制器、导水管；所述矩形有机玻璃容器的上部设有固定尺用来固定沉降杆。

所述矩形有机玻璃容器由有机玻璃制成，该容器的长边为1240mm，短边为540mm，高度为1820mm，矩形有机玻璃容器的壁厚为20mm；矩形有机玻璃容器其中一个长边所在的侧面钻孔24个，分为4列每列钻孔6个，每个钻孔的直径为15mm，并且上下左右相邻两钻孔圆心之间的距离为240mm，最底层钻孔的圆心距离矩形有机玻璃容器内侧底部240mm；在这24个钻孔的对称位置另外钻24个直径为20mm的钻孔；在这48个钻孔设置完毕后，在矩形有机玻璃容器其中一个短边所在侧面距离顶部100mm的中间位置设置一个直径为20mm的出水口。

所述多孔有机玻璃隔板距离出水口内侧20mm的位置固定，该多孔有机玻璃隔板厚为5mm、长边为498mm高度为1680mm其面上均匀布满直径为3mm的圆孔。

所述固定尺为长540mm,宽20mm，厚10mm有机玻璃制成，在固定尺中心位置设有直径为18mm的圆孔，距离该圆孔圆心120mm的上下位置分别设置两个相同直径的圆孔，固定尺上的这3个圆孔用来安装沉降杆，这样的固定尺一共设置4个，固定尺之间的间隔为240mm。

所述沉降杆包括内杆以及护筒，其中护筒直径为16mm固定在固定尺上，当矩形有机玻璃容器内的土体沉降时内杆就会同步下沉，内杆上标有刻度，量程为0~100mm，精度为1mm。

采用上述技术方案的沿湖路堤渗流和变形特征试验装置及其试验方法，本发明的创新之处在于：在试验装置矩形有机玻璃容器的侧壁不同位置进行了打孔设计，这样可以通过安装在不同土层和土层顶部的设备对土体的渗流和沉降变形进行持续、全方位的观测，该试验装置真正实现对路堤单侧浸水条件下渗流以及变形特征的研究。

本发明试验装置构造简单，成本低廉，拆装方便，可以重复利用。该试验装置可以研究不同土体类型，不同压实度条件下路堤土的渗流和沉降变形过程。此外供水装置调节简便、易于控制。试验装置的主体矩形有机玻璃容器顶部设置出水口，有效的控制了试验时液面的高度。

附图说明

图1是本发明整体主视图

图2是本发明矩形有机玻璃容器的整体图

图3是本发明矩形有机玻璃容器的右视图

图4是本发明供水装置的整体图

图5是本发明多孔有机玻璃隔板的整体图

图6是本发明固定尺的整体图。

具体实施方式

下面结合附图，详细说明一种沿湖路堤渗流和变形特征试验装置的具体实施方式

如图1该装置的整体布置：矩形有机玻璃容器（1）其中一个短边侧面设有出水口（3），所述出水口（3）内侧固定多孔有机玻璃隔板（2）；所述在矩形有机玻璃容器（1）的长边侧壁钻有48个钻孔，这48个钻孔用来安装含水率测试仪（4）、土压力盒(5)、孔隙水压力计(6)；所述土压力盒（5）、孔隙水压力计（6）与矩形有机玻璃容器（1）外部的应力应变测试仪（7）相连；所述矩形有机玻璃容器（1）的外部设有供水装置包括水箱(10)、增压泵（11）、流量控制器（12）、导水管（13）；所述矩形有机玻璃容器（1）的上部设有固定尺（8）用来固定沉降杆（9）。

如图2、3矩形有机玻璃容器由有机玻璃制成，该容器的长边为1240mm，短边为540mm，高度为1820mm，矩形有机玻璃容器的壁厚为20mm；矩形有机玻璃容器其中一个长边所在的侧面钻孔24个，分为4列每列钻孔6个，每个钻孔的直径为15mm，并且上下左右相邻两钻孔圆心之间的距离为240mm，最底层钻孔的圆心距离矩形有机玻璃容器内侧底部240mm；在这24个钻孔的对称位置另外钻24个直径为20mm的钻孔；在这48个钻孔设置完毕后，在矩形有机玻璃容器其中一个短边所在侧面距离顶部100mm的中间位置设置一个直径为20mm的出水口。

如图1 土压力盒（5）测量范围0~50kP，精度0.04kPa, 含水率测试仪（4）测量范围0~100%，精度为0.1%，试验时每填土240mm在直径为20mm的钻孔埋入上述两种装置并将导线在钻孔处引出，并用玻璃胶对钻孔进行封堵，然后将上述两种装置的导线与应力应变测试仪（7）相连；孔隙水压力计（6）测量范围0~50 kPa，精度0.04 kPa,在每个直径为15mm钻孔处埋入孔隙水压力计（6），并用玻璃胶对钻孔进行封堵。

如图1、4供水装置其中水箱（10）由厚度为10mm的有机玻璃制成，容量达10L，增压泵（11）的最大压力6kPa，流量控制器（12）控制范围10~200ml/min,精度1ml/min，其中与流量控制器（12）相连导水管（13）直径为10mm，另外与出水口（3）相连的导水管（13）直径为20mm。

如图5多孔有机玻璃隔板厚为5mm、长边为498mm,该板总的高度为1750mm,其中高度为1680mm的范围内均匀布满直径为3mm的圆孔。

如图6固定尺为长540mm,宽20mm，厚10mm有机玻璃制成，在固定尺中心位置设有直径为18mm的圆孔，距离该圆孔圆心120mm的上下位置分别设置两个相同直径的圆孔，固定尺上的这3个圆孔用来安装沉降杆。