路，管涌试验开始后，用于排出水量；管涌发生以后可以排水排砂；管涌破坏后，关闭管路，做三轴试验可以获得试样管涌破坏后的强度参数。围压室底座15的侧面开孔，分别与围压控制器、反压控制器，渗透控制系统相连。通过反压可以使试样充分饱和；渗透控制系统可以提供稳定的水头，供管涌试验所需。其中渗透控制系统、反压控制器、围压控制器以及三轴加载主机均与计算机相连，实现数据的自动记录与处理。
[0015]测试堤坝渗透变形后土体强度变化的测试方法，步骤如下:
第一、制备、安装试样。首先，根据干密度及含水量要求，利用对开模具制备试样，试样外表采用橡胶模紧密包裹。其次，在围压室底座上安装试样底座，在试样底座上面放置多孔透水铜板，通孔外径0.1mm，仅允许水流通过，在试样底座进水口中心处安置孔压传感器。然后将试样固定在试样底座上，试样顶端加透水透砂铜板，加试样帽，通过橡皮膜密封连接。试样安装过程保持竖直状态，保证后期承受轴向压力时，不致产生偏心受压，影响试验效果。
[0016]第二、施加围压。首先，安装围压室，注意密封性，打开压力室顶部排气孔，往压力室缓慢注水，待水全部充满围压室并从排气孔溢出时，拧紧排气孔，关闭进水阀。其次，安装轴向传力杆，保证轴向传力杆正好置于试样帽顶端的凹槽内并与轴向力传感器相连，保证紧密接触。最后打开围压控制器，施加围压同时打开排水管路，试样开始固结过程。
[0017]第三、施加轴向压力。根据试样排水固结过程，起动轴向加压设备，施加轴向压力。加载过程通过控制器分级加载，通过位移传感器密切监视试样在固结过程中的沉降量，施加一级荷载以后，当试样沉降量不再变化时，开始施加下一级压力，直至加载到要求的轴向荷载。待试样沉降稳定后，保持围压及轴向压力不变模拟实际工程中原状土体所处的三向受压状态。
[0018]第四、施加渗透压力。打开渗透控制系统，开始分级施加渗透压力，渗透水流通过管路进入试样，并通过出水管，进入水砂分离系统。在此过程中密切监视，试样底端孔压传感器的读数，出水管的流量、管涌发生以后出砂量随时间变化关系、轴向变形情况等数据。待试样破坏后，关闭出水管，渗透控制系统，做传统三轴试验，重复四组试样，获得管涌破坏后试样的强度指标和变形参数。
[0019]通过对比试样发生管涌前后的强度和变形，来研宄管涌破坏后对堤坝土体的影响，为研宄管涌发生发展机理提供新的角度。
【主权项】
1.测试堤坝渗透变形后强度变化的管涌三轴试验装置，其特征在于；包括三轴加载主机、围压室、试样、橡皮膜、试样帽、多孔板、轴向传力杆、试样底座、孔压传感器、荷重位移传感器、反压控制器、围压控制器、渗透控制系统以及水砂分离系统；其中，所述的三轴加载主机上布置围压室，围压室上布置轴向传力杆，轴向传力杆顶部连接荷重位移传感器；围压室内部底面设置试样底座，所述多孔板包括设置于试样底座与试样之间的透水多孔板、设置于试样上端与试样帽之间的透水透砂多孔板；试样的外层紧密包裹橡皮膜，试样底座上设有进水口，试样帽与轴向传力杆相连，试样帽顶端开孔后通过管道与所述水砂分离系统相连；在试样底座进水口处布置孔压传感器，所述荷重位移传感器、孔压传感器分别与三轴加载主机相连；围压室底座的侧面开孔，通过管道分别与围压控制器、反压控制器及渗透控制系统相连；所述围压控制器、反压控制器、渗透控制系统及三轴加载主机分别与计算机相连。
2.根据权利要求1所述的测试堤坝渗透变形后强度变化的管涌三轴试验装置，其特征在于:所述透水多孔板为孔径是0.075mm-0.1mm之间的铜板，所述透水透砂多孔板为孔径是之间的铜板。
3.根据权利要求1所述的测试堤坝渗透变形后强度变化的管涌三轴试验装置，其特征在于:所述的围压室包括围压室底盖、围压室顶盖、有机玻璃罩及固定螺栓；其中，所述围压室底盖与围压室顶盖之间设置有所述有机玻璃罩，并通过所述固定螺栓紧固。
4.根据权利要求1所述的测试堤坝渗透变形后强度变化的管涌三轴试验装置，其特征在于:所述试样帽的顶端设有凹槽，所述轴向传力杆的一端设置于所述凹槽内，另一端与所述荷重位移传感器紧密连接。
5.一种基于权利要求1或2或3或4所述的测试堤坝渗透变形后强度变化的管涌三轴试验装置的测试方法，步骤如下: 步骤一、制备、安装试样；根据干密度及含水量要求，利用对开模具制备试样，试样外表采用橡胶模紧密包裹；在围压室底座上安装试样底座，在试样底座上面放置多孔透水板，在试样底座进水口中心处安置孔压传感器，然后将试样固定在试样底座上，试样顶端加透水透砂板，加试样帽，通过橡皮膜密封连接；试样安装过程保持竖直状态； 步骤二、施加围压；安装围压室，打开压力室顶部排气孔，往压力室缓慢注水，待水全部充满围压室并从排气孔溢出时，拧紧排气孔，关闭进水阀；其次，安装轴向传力杆，保证传力杆的一端与所述荷重位移传感器紧密接触；打开围压控制器，施加围压同时打开排水管路，试样开始固结过程； 步骤三、施加轴向压力；根据试样排水固结过程，起动轴向加压设备，施加轴向压力，加载过程通过控制器分级加载，通过荷重位移传感器密切监视试样在固结过程中的沉降量，施加一级荷载以后，当试样沉降量不再变化时，开始施加下一级压力，直至加载到要求的轴向荷载；待试样沉降稳定后，保持围压及轴向压力不变模拟实际工程中原状土体所处的三向受压状态； 步骤四、施加渗透压力；打开渗透控制系统，开始分级施加渗透压力，渗透水流通过管路进入试样，并通过出水管，进入水砂分离系统，在此过程中密切监视，试样底端孔压传感器的读数，出水管的流量、管涌发生以后出砂量随时间变化关系、轴向变形情况等数据，待试样破坏后，关闭出水管，渗透控制系统，做传统三轴试验，重复四组试样，获得管涌破坏后试样的强度指标和变形参数； 步骤五、通过对比试样发生管涌前后的强度和变形，来研宄管涌破坏后对堤坝土体的影响。
【专利摘要】本发明公开一种测试堤坝发生渗透变形后土体的强度变化的试验装置及测试方法。试验装置包括三轴加载主机、围压室底座、试样底座、围压室、试样、热缩管、盖帽、多孔钢板、轴向加压杆、出水管、排气孔、孔压传感器、荷重位移传感器、反压控制器、围压控制器以及水头控制系统、水砂分离系统。本发明装置设计新颖、能够模拟实际工况不同条件下土体的渗透变形对土体强度的影响以及能够实现数据自动记录处理等优点。
【IPC分类】G01N3-10
【公开号】CN104833579
【申请号】CN201510200776
【发明人】陈亮, 丁小闯, 胡海星, 文磊, 李月奇
【申请人】河海大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月24日