土工织物反滤性能多功能测试仪的制作方法

本发明涉及土工织物反滤性能测试仪，具体涉及一种土工织物反滤性能多功能测试仪。

背景技术：

土工织物是一种人工合成的高分子聚合材料，由于土工织物具有孔隙率高且孔径小的特点，因此近年来常作为一种新型的反滤材料被广泛应用在水利、岩土、环境、市政等工程中，其高孔隙率保证了水流有足够的渗透通道，而小孔径能保证构成骨架的土颗粒不流失。相比较于传统的反滤材料，土工织物具有易施工、易运输、造价低等优势。土工织物的反滤特性主要包括渗透性、保土性和淤堵性。渗透性是指土工织物允许液体渗过的性质，保土性是指在渗流条件下土工织物对土颗粒的保留能力，淤堵性是指在渗流条件下土工织物的表面或内部被土颗粒或其他物质堵塞的性质。不同的工程对土工织物的渗透性、保土性和淤堵性的要求有所不同，所以为了选择较为合适的土工织物，需对土工织物在不同条件下的反滤特性进行试验研究。

目前，关于土工织物反滤特性的试验研究方法种类繁多，主要包括梯度比试验、改进梯度比试验、降水头渗透试验、有压渗透试验和真空抽滤试验等。梯度比试验主要用于测试土工织物对非粘性土的淤堵特性，却无法研究土工织物对粘性土的淤堵特性。改进梯度比试验针对梯度比试验的不足进行了改进，从而可以研究土工织物对粘性土的淤堵特性。降水头渗透试验能模拟泥浆在试验中的沉降过程，可用于研究土工织物对泥浆的反滤特性。有压渗透试验和真空抽滤试验分别通过不同的方法模拟了法向压力对土工织物反滤特性的影响。通过分析比较可以发现以上试验方法存在以下缺陷：(1)不能研究土工织物在法向应力状态下的反滤特性；(2)不能实现土工织物反滤边界的淹没出流和非淹没出流间的相互转换；(3)不能进行土工织物在循环往复流态下的反滤特性。而土工织物应用于实际反滤工程，往往在不同运行阶段会遇到不同法向荷载、出流状态和渗透方向等复杂条件。所以现在若想研究某一种土工织物在以上几种条件下的反滤性能，就必须用不同的仪器做不同的试验，试样状态与工程实际差异较大，且操作复杂，耗时耗力。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提供一种土工织物反滤性能测试仪，解决现有仪器不能同时测试不同条件下的土工织物反滤性能的问题。

技术方案：本发明所述的土工织物反滤土工织物反滤性能多功能测试仪，包括上筒、中筒和下筒，三个筒之间通过法兰连接，所述中筒和下筒之间设置有待测土工织物放置装置，所述上筒上设置有进水口、排气口和加压口，所述进水口连接上游水箱，所述加压口连接空压机，所述下筒侧壁设置除气口，底部设置出水口，所述除气口连接真空泵，所述出水口连接下游水箱，所述上游水箱和下游水箱均连接牵引装置。

为监测渗透装置中气压值的大小，所述加压口上设置有气压表。

为控制渗透装置中气压值的大小，所述加压口与空压机之间的管道上设置有调压阀。

为监测渗透装置中不同部位水压力值大小及分布，所述中筒上设置有若干测压端口。

为控制渗透装置中的渗透方向，所述上游水箱和下游水箱均连接牵引装置，所述牵引装置包括电动机和定滑轮，所述电动机通过牵引绳与定滑轮连接。所述牵引装置能周期性的改变下游水箱和上游水箱的高度，可进行土工织物在不同水力坡降和循环往复流态下的反滤试验。

为了方便放置待测土工织物，所述待测土工织物放置装置为不锈钢丝网，所述不锈钢丝网固定在法兰凹槽里。

有益效果：本发明可以研究土工织物在不同法向荷载、出流状态和渗透方向等复杂条件下的反滤特性。本发明通过加气压装置和水头控制装置能研究土工织物在不同法向荷载下的反滤特性。通过除气泡装置能研究土工织物在不同出流状态下的反滤特性。通过水头控制装置能研究土工织物在不同渗透方向下的反滤特性。

附图说明

图1为本发明提供的一种土工织物反滤性能多功能测试仪示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明进行进一步说明。

如图1所示，用于土工织物反滤性能多功能测试仪，包括：渗透装置、加气压装置、除气泡装置、水头控制装置和孔隙水压力测试装置。

将下筒12放置在底座14和法兰盘c11之间，然后通过螺栓将下筒12固定，关闭除气口13上的止水夹，将出水口15与下游水箱22相连接，并关闭出水口15上的止水夹；将不锈钢丝网置于法兰盘c11的环形凹槽内，在不锈钢丝网上放置待测土工织物，通过法兰盘b10和法兰盘c11将其夹紧并固定；将中筒7按下筒12的固定方法进行固定，将各个测压端口8连接至孔隙水压力测试装置；根据试验要求将干土样或泥浆样9充填至中筒7中至一定的高度，将上筒5按下筒12的固定方法进行固定。

关闭加压口4上的止水夹，打开排气口2上的止水夹，将进水口3与上游水箱21相连接，微调进水口3上的止水夹，使水能缓慢的流入下筒5内而不扰动土样，待水持续从排气口2流出且顶盖1下无气泡，关闭排气口2上的止水夹。试验可通过水力和气体两种加压方式来研究土工织物在法向应力状态下的反滤特性。1)水力加压方式：完全打开进水口3上的止水夹，通过定滑轮23和电动机24将上游水箱21调节至试验要求的高度上，并通过供水系统将上游水箱21内的水位高度保持恒定。2)气体加压方式：关闭进水口3上的止水夹，将加压口4依次与气压表16、调压阀17和空压机18相连接，打开加压口4上的止水夹，启动空压机18并调节调压阀17，控制其达到试验要求的气压值。

本发明测试仪能实现土工织物反滤边界的淹没出流和非淹没出流间的相互转换。1)淹没出流转换为非淹没出流：此工况下筒12内充满水，将出水口15与下游水箱22相断开，将一液体收集桶放在出水口15下方，将真空瓶19的一端与除气口13相连接，另一端与真空泵20相连接，打开除气口13和出水口15上的止水夹，启动真空泵20通过除气口13向下筒12内充气，将水通过出水口15排出，待下筒12内水全部排出后，关闭真空泵20，然后关闭除气口13上的止水夹，并将量筒放置在出水口15下，测试其流量。2)非淹没出流转换为淹没出流：此工况下筒12内无液体，将出水口15与下游水箱22相连接，调整下游水箱22的高度，使其高度略高于土工织物，打开出水口15和除气口13上的止水夹，使下游水箱中的水缓慢流入下筒12内，待除气口13有水流出时，关闭出水口15和除气口13上的止水夹，将除气口13依次与真空瓶19和真空泵20相连接，微微降低下游水箱22的高度，打开出水口15和除气口13上的止水夹，启动真空泵20进行抽气在真空瓶19中制造负压，将下筒12内的气体通过除气口13排出，待下筒12内无气体时，关闭真空泵20，然后关闭除气口13上的止水夹。

本发明测试仪能够研究土工织物在循环往复流态下的反滤特性。通过定滑轮23和电动机24周期性的改变上游水箱21和下游水箱22的高度，从而实现试验中的循环往复流态。