一种可施加动态渗透压的高压固结渗流试验系统

1.本实用新型涉及土工实验研究技术领域，尤其涉及一种可施加动态渗透压的高压固结渗流试验系统。


背景技术：

2.近年来，在国民经济发展的同时，兴建了大量不同规模的水库，它们虽可起到防洪度汛、蓄水浇灌的作用，但库水位的波动使得周边土体长期受到周期性渗透压力的作用，这对周边居民的生命和财产安全造成了一定的隐患。
3.传统的方法是利用固结仪和渗透仪分别进行土样的固结试验和渗透实验，在所得参数的基础上，研究土样的渗透特性。在库水的长期浸泡下，土体已达到饱和状态，对于饱和粘性土，其渗流与固结应是一个耦合的过程，运用传统的方法，往往模拟不出土体的原有状态。目前，有学者在改进固结仪，考虑流固耦合过程的情况下开展一系列实验，但是其试验周期长、渗透压力可控性差仍是实验的短板。因此，亟待改进已有装置，以便展开长期处于水位变动下土体的渗透特性研究。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的不足和问题，提供了一种可施加动态渗透压的高压固结渗流试验系统，可用于长期处于水位变动下土体的渗透特性研究，所测得的渗透固结参数更精准可靠。
5.本实用新型的实施例提供一种可施加动态渗透压的高压固结渗流试验系统，主要包括控压装置、固结仪、量筒，其特征在于：控压装置由空气压缩机、储水箱、压力室、蓄能器和可调式减压阀组成，空气压缩机通过进气管与储水箱连通，所述进气管上设有止回阀，所述储水箱的出水口通过第一进水管与所述压力室连通，所述压力室上装有第一进水压力表并和所述蓄能器连通，所述压力室的出水口通过第二进水管与所述固结仪的上环相连，所述第二进水管上沿着所述压力室指向所述固结仪的方向依次设有可调式减压阀和第二进水压力表；所述固结仪的中环设有土样，所述土样的上下均设置透水板；所述量筒设置于所述固结仪的底座的出水口。
6.进一步地，所述固结仪为k0固结仪。
7.进一步地，所述k0固结仪在温度15℃-25℃和相对湿度小于85％环境中工作。
8.进一步地，所述空气压缩机可在设定压力上限值和压力下限值之间控制加压时长。
9.进一步地，所述可调式减压阀通过可旋转旋钮进行调节。
10.进一步地，所述固结仪的中环的环壁有两个对称斜孔。
11.进一步地，所述固结仪的上环、中环、底座三者通过6个固定螺钉结合成整体。
12.进一步地，所述储水箱的水经过过滤、蒸馏处理。
13.进一步地，所述土样的底部设有滤纸。
14.进一步地，所述固结仪的中环的外部连接设置有中环三通阀，所述固结仪的底座的外部连接设置有底座三通阀。
15.本实用新型的实施例提供的技术方案具有以下有益效果：
16.(1)在试验过程中，可同时获取土样的固结参数和渗流参数，所测数据比传统方法更真实可靠；
17.(2)可通过设定空气压缩机压力上下限值调控加压时间，缩短时长；
18.(3)可实现渗透压呈现周期性变化，且渗透压力上下限值在一定范围内可控；
19.(4)土样底部设置滤纸，可保证模拟库水入渗时土样中的细颗粒不会逸出。
附图说明
20.图1是本实用新型一种可施加动态渗透压的高压固结渗流试验系统的整体结构示意图。
21.图中：1-空气压缩机；2-进气管；3-止回阀；4-储水箱；5-第一进水管；6-第一进水压力表；7-压力室；8-蓄能器；9-可调式减压阀；10-第二进水管； 11-第二进水压力表；12-k0固结仪；13-土样；14-透水板；15-量筒；16-中环三通阀；17-底座三通阀。
具体实施方式
22.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。下面介绍的是本实用新型的多个可能实施例中的较优的一个，旨在提供对本实用新型的基本了解，但并不旨在确认本实用新型的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
23.如图1中所示，一种可施加动态渗透压的高压固结渗流试验系统，主要包括控压装置、k0固结仪12、量筒15。
24.控压装置由空气压缩机1、储水箱4、压力室7、蓄能器8和可调式减压阀9组成，空气压缩机1通过进气管2与储水箱4连通，所述进气管上设有止回阀 3，所述止回阀3防止水的回流，所述储水箱4的出水口通过第一进水管5与所述压力室7连通，所述压力室7上装有第一进水压力表6并和所述蓄能器8连通，所述压力室7的出水口通过第二进水管10与所述k0固结仪12的上环相连，所述第二进水管10上沿着所述压力室7指向所述k0固结仪12的方向依次设有可调式减压阀9和第二进水压力表11，第二进水压力表11以便记录进水口处水压值。
25.所述k0固结仪12的中环设有土样13，所述土样13的上下均设置透水板 14。所述量筒15设置于所述k0固结仪12的底座的出水口，以测量渗出水的体积，并经由计算可得到渗流量，从而可以得到在周期性渗透压力作用下，土样的渗流参数和固结参数。
26.所述k0固结仪12能够在温度15℃-25℃和相对湿度小于85％环境中保证工作精度。应当理解的是，k0固结仪12是本技术实施例优选的一种固结仪，本领域技术人员也可以选取其他合适种类的固结仪。
27.优选地，所述空气压缩机1可在设定压力上限值和压力下限值之间控制加压时长。
28.优选地，可调式减压阀9可旋转旋钮再结合第一进水压力表6、第二进水压力表11实现精准调控。
29.优选地，所述k0固结仪12的中环压力腔较小，环壁有两个对称斜孔，易于排气，且在额定压力下不泄漏。
30.优选地，所述k0固结仪12的上环、中环、底座三者通过6个固定螺钉结合成整体。
31.优选地，所述储水箱4的水经过过滤、蒸馏处理，不含杂质。
32.优选地，所述土样13的底部设有滤纸，可保证模拟库水入渗时土样13中的细颗粒不会逸出。
33.优选地，所述k0固结仪12的中环的外部连接设置有中环三通阀16，所述 k0固结仪12的底座的外部连接设置有底座三通阀17，若需测量侧压力和孔隙水压力，可在中环三通阀16和底座三通阀17连接侧压力装置和孔隙水压力装置。
34.本技术一种可施加动态渗透压的高压固结渗流试验系统的试验方法如下：
35.a.先准备一个(φ61.8
×
40mm)环刀，在环刀内表面涂上一层薄硅脂，便于土样13完整取出；然后向k0固结仪12内充水排气；
36.b.将用环刀取好的土样放入k0固结仪12，且依次装入两块透水板14、滤纸。并将组合好的k0固结仪12置于预选定的加荷设备上，若需测量侧压力和孔隙水压力，可在中环三通阀16和底座三通阀17连接侧压力装置和孔隙水压力装置；
37.c.为保持固结试验和渗透实验共同进行，首先打开止回阀3，调好并运行空气压缩机1实现逐级加压，此间蓄能器8和减压阀9均不工作，水压值可通过第一进水压力表6、第二进水压力表11获取，当试样累计渗水量稳定增加时，利用量筒15每隔一段时间记录1次水的体积变化，并计算相应渗水量；
38.d.土样13在高水压保持下渗透稳定后，再开启蓄能器8和可调式减压阀9，通过调节减压阀旋钮，可实现逐级减压，当试样累计渗水量稳定增加时，利用量筒15每隔一段时间记录1次水的体积变化，并计算相应渗水量；
39.过程c、d即为试样的一个完整周期性渗透过程；当渗透实验需要进行多个周期时，可重复c、d两个过程。
40.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。