一种土工复合排水材滤膜水平渗透淤堵折减测试装置及其测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于土工合成材料测试技术领域，可用于土工复合排水材滤膜淤堵折减的 定量测试。
【背景技术】
[0002] 土工复合排水材是以薄型土工织物包裹不同材料制成的不同形状的芯材组合成 一种复合型排水材料，这一材料可以沿水平方向芯材的排水通道通常排水。
[0003] 近几年来，随着土工复合排水材的发展，被广泛运用于软土地基处理、路基纵横向 排水、建筑物地下排水通道、堤坝排水设施等领域。在土工复合排水材在排水过程中，外层 滤膜沿滤膜平面方向疏导的水流量是土工复合排水总排水量的一个重要组成部分，但由于 土颗粒聚集沉积在滤膜空隙内部逐，逐渐减小通道有效的过水面积，进而降低了沿滤膜平 面方向的排水效率（导水率）。目前，对于滤膜的淤堵造成的沿滤膜平面方向排水效率折减 指标并未建立统一的标准，而对于折减定量测试更是鲜有报道，相关实验设备也处于研宄 阶段。本发明通过研制新的制样方法及相关实验设备为土工复合排水材滤膜沿滤膜平面方 向淤堵折减指标的定量测试提供参考。
【发明内容】
[0004] 是为了解决土工复合排水材滤膜淤堵折减指标的定量测试问题，而提出一种土工 复合排水材滤膜水平渗透淤堵折减测试装置及其测试方法。
[0005] 本发明通过以下技术方案实现：
[0006] 一种土工复合排水材滤膜水平渗透淤堵折减测试装置，其特征在于包括以下装 置，进水装置，荷载装置，排水装置；
[0007] 所述进水装置包括组装式水位管，止水闸，排水管嘴，可滑动固定支座，连接软管， 补水管，所述组装式水位管一端连接补水管，另一端连接连接软管，所述组装式水位管的侧 壁一侧具有多个排水管嘴，该排水管嘴由止水闸控制，另一侧具有可滑动固定支座，该可滑 动固定支座的另一端具有刻度尺；
[0008] 所述荷载装置具有进水口，出水口，外壳，试样槽，玻璃外壁，组装连接口，水压力 室连接口，刻度，支座，所述试样槽的两侧的底部各具有一外壳，该外壳的下部具有支座，所 述外壳其中一个连接进水口，另一个连接出水口，所述进水口和连接软管相连，所述试样槽 具有玻璃外壁，该试样槽的上部为组装连接口，下部为水压力室连接口；
[0009] 所述排水装置具有集水箱和集水管，所述集水管一端连接出水口，另一端连接集 水箱。
[0010] 一种土工复合排水材滤膜水平渗透淤堵折减测试装置，其特征在于所述试样槽 用于放置试样，该试样为层状结构，自下而上依次为土工复合排水材滤膜，滤膜表层淤泥 层和硅橡胶皮，所述试样的厚度为0. 4cm的均匀长方形片，试片底面尺寸分为14Xl〇cm， 14X8cm，14X6cm，10X10cm，10X8cm，10X6cm六种规格，所述娃橡胶皮的厚度为0?lcm。
[0011] -种土工复合排水材滤膜水平渗透淤堵折减测试装置，该装置还包括一个试样夹 持器，该夹持装置包括橡胶皮和支架，所述试样夹持器为空心结构，上下两侧为橡胶皮，左 右两侧为支架，内部空间用于放置试样，该空心结构和试样尺寸相匹配，并且能确保土工复 合排水材滤膜以外位置均能隔水。
[0012] 一种土工复合排水材滤膜水平渗透淤堵折减测试装置进行试样测试的方法，其特 征在于包括以下步骤：
[0013] 步骤一，按照权利要求1进行组装测试装置；
[0014] 步骤二，按照权利要求2所述的试样标准，进行制作试样；
[0015] 步骤三，测试，将试样放入夹持器，并放入试样槽中将连接荷载装置出水口的软管 溢水口高度调整到略高于外壳上端后开始往组合水位管内装水，缓慢排水并观察内情况， 直至装置内气泡排净；
[0016] 步骤四，渗透系数测试。根据试验水头高度要求，打开组合式水位管对应止水夹， 并持续往组合式水位管加水确保水位保持不变，并收集荷载装置出水口排出水量及相应时 间。根据数据可测得组合试样渗透系数，根据相关数据可计算淤堵折减系数的大小。
[0017] 水平渗透系数计算式为：
【主权项】
1. 一种土工复合排水材滤膜水平渗透淤堵折减测试装置，其特征在于包括以下装置， 进水装置，荷载装置，排水装置； 所述进水装置包括组装式水位管（14)，止水闸（15)，排水管嘴（16)，可滑动固定支座 (17)，连接软管（18)，补水管（19)，所述组装式水位管（14) 一端连接补水管（19)，另一端连 接连接软管（18)，所述组装式水位管（14)的侧壁一侧具有多个排水管嘴（16)，该排水管嘴 (16)由止水闸（15)控制，另一侧具有可滑动固定支座（17)，该可滑动固定支座（17)的另 一端具有刻度尺； 所述荷载装置具有进水口（5)，出水口（6)，外壳（7)，试样槽（8)，玻璃外壁（9)，组装连 接口（10)，水压力室连接口（11)，刻度（12)，支座（13)，所述试样槽⑶的两侧的底部各具 有一外壳（7)，该外壳（7)的下部具有支座（13)，所述外壳（7)其中一个连接进水口（5)，另 一个连接出水口（6)，所述进水口（5)和连接软管（18)相连，所述试样槽（8)具有玻璃外壁 (9)，该试样槽（8)的上部为组装连接口（10)，下部为水压力室连接口（11); 所述排水装置具有集水箱（20)和集水管（21)，所述集水管（21) -端连接出水口（6)， 另一端连接集水箱（20)。
2. 如权利要求1所述的一种土工复合排水材滤膜水平渗透淤堵折减测试装置，其特 征在于所述试样槽（8)用于放置试样，该试样为层状结构，自下而上依次为土工复合排水 材滤膜（1)，滤膜表层淤泥层（1-1)和硅橡胶皮（2)，所述试样的厚度为0.4cm的均匀长方 形片，试片底面尺寸分为 14X10cm，14X8cm，14X6cm，10X10cm，10X8cm，10X6cm六种规 格，所述硅橡胶皮（2)的厚度为0.lcm。
3. 如权利要求2所述的一种土工复合排水材滤膜水平渗透淤堵折减测试装置，该装置 还包括一个试样夹持器，该夹持装置包括橡胶皮（3)和支架（4)，所述试样夹持器为空心结 构，上下两侧为橡胶皮（3)，左右两侧为支架（4)，内部空间用于放置试样，该空心结构和试 样尺寸相匹配，并且能确保土工复合排水材滤膜（1)以外位置均能隔水。
4. 一种采用如权利要求1-3所述的一种土工复合排水材滤膜水平渗透淤堵折减测试 装置进行试样测试的方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤一，按照权利要求1进行组装测试装置； 步骤二，按照权利要求2所述的试样标准，进行制作试样； 步骤三，测试，将试样放入夹持器，并放入试样槽中将连接荷载装置出水口的软管溢水 口高度调整到略高于外壳上端后开始往组合水位管内装水，缓慢排水并观察内情况，直至 装置内气泡排净； 步骤四，渗透系数测试，根据试验水头高度要求，打开组合式水位管对应止水夹，并持 续往组合式水位管加水确保水位保持不变，并收集荷载装置出水口排出水量及相应时间， 根据数据可测得组合试样渗透系数，根据相关数据可计算淤堵折减系数的大小； 水平渗透系数计算式为：
式中：kt一水平渗透系数（cm/s); L一渗流方向长度（cm3); Ah-测压管水压差（cm); t一测定疏导水量时间（s); W-t时间内疏导水量（cm3); B一试样宽度（cm); 8 一试样厚度（cm); 滤膜淤堵折减系数计算式为：
式中：巾一淤堵折减系数； ktl一使用过滤膜试样透水率（cm/s); ktQ-未使用过滤膜试样透水率（cm/s)， 通过以上滤膜试样水平渗透系数及淤堵折减系数可定量表示出土工复合排水材滤膜 水平渗透系数使用后的淤堵折减情况。
【专利摘要】本发明涉及一种土工复合排水材滤膜水平渗透淤堵折减测试方法。该方法过程中，滤膜试样制作是指将产生淤堵后的土工复合排水材非扰动样从土层中取出后，按照特定的制样方法制作成包含滤膜表层淤积粘土的试样，通过试样制作可较为真实的模拟土工复合排水材滤膜水平渗透系数在土层中使用后由于淤积堵塞造成的折减。同时，通过研制一套水平渗透系数测试装置，该装置可模拟测试不同水力梯度及不同侧压力系数条件下的滤膜水平渗透系数，将上述方法制成的试样及未使用过的滤膜试样进行对比试验，可得出滤膜淤堵折减指标。本发明首次提出了土工复合排水材滤膜淤堵折减定量测试的方法及相应装置，具有装置简单、操作简单易行、测量精度高的优点，可用于土工复合材料水平渗透系数的测试。
【IPC分类】G01N15-08, G01N1-28
【公开号】CN104614297
【申请号】CN201510043584
【发明人】欧孝夺, 吴光航, 潘鑫, 苏建, 李结全
【申请人】广西大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月28日