[發明專利]一種可控溫度土體三軸滲透試驗裝置

有效

• 申請號: 201010617687.5
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102175583A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 薛強;陳億軍;馮夏庭;李江山;劉磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種可控溫度土體三軸滲透試驗裝置，主要用于對環境巖土工程中測試不同溫度、不同軸壓及圍壓條件相互作用下土體滲透特性的試驗研究，屬于環境巖土工程領域。

背景技術

伴隨著城市化進程的加快，巖土工程特別是環境巖土工程的發展非常迅速，這對勘察、設計及施工都提出了更高的要求，巖士工程參數測試方法的確定對于定量評價污泥、淤泥、和污染土等處置工程的安全性具有重要工程意義，其中滲透系數是綜合反映土體滲透能力的一個重要的指標，其值的正確性對滲透量的計算及各種力學性質有重要影響，對土工工程設計和施工有重要的指導意義。

溫度對土體，特別是污泥、淤泥和污染土等的滲透性的有著重要的影響，主要體現在：隨著溫度的升高，廢棄物的骨架產生熱膨脹，使得本身就狹窄的喉道進一步縮小，從而引起滲透率的下降；另一方面溫度的升高促進和加劇了土體顆粒的分散，分散后的土體顆粒堵塞了孔隙喉道，從而較大程度地降低了土體的滲透率。

目前，可控溫度且考慮試驗過程試樣空隙度變化的土體三軸滲透儀設備尚缺乏。已有的測量儀器存在如下問題：法向施壓不均，試樣邊界受到壓緊，導致試樣邊界部分的壓力大于中間部分受到的壓力；大多數儀器采用高位水箱提供壓力水頭，壓力受限，難以進行大壓差的滲透試驗，且手動調節閥來調節壓力，滲透儀內的壓差不穩定，試驗的可信度大大降低；所用的滲透儀多為銅材儀器，操作工程均為暗箱操作，試驗過程中不便于觀察和控制；現有的硬壁滲透儀存在側壁滲漏及試樣飽和速度慢的問題，導致試驗時間過長，精度不高等問題；試樣在受軸向壓力時會發生變形，試樣孔隙度發生改變，試樣的滲透性能發生變化，而現有的多數儀器在做滲透系數計算時沒有考慮試驗過程中試樣孔隙度的變化，導致測量的結果精度不高。目前試驗測試手段難以對土工試樣特別是環境巖土工程(污泥、淤泥和污染士等)土工試樣的滲透性能進行精準、快速的測量。

一些環境巖土工程，如垃圾填埋場防滲及自身垃圾土體的滲流問題、污染土體的熱修復、污泥填埋及改性工程應用(防滲襯層、垃圾填埋場封場等)及湖泊江河的清淤等都涉及到土體在不同溫度、不同軸壓、不同圍壓等工況相互作用下的滲透性能問題，針對工程中的這些實際問題，迫切需要研發出適用于工程實際的滲透試驗儀器，即：試樣溫度可控、飽和速度快、孔隙率時空監測、軸壓圍壓穩定的滲透儀來解決上述問題。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明的目的在于提供一種在不同溫度、不同軸壓、不同圍壓等條件相互作用下土體的滲透性能測定的可控溫度土體三軸滲透試驗裝置。

為了實現上述目的，其技術解決方案為：可控溫度土體三軸滲透試驗裝置的圍壓腔體和圍壓腔體上蓋構成密封腔體，圍壓腔體為透明夾層狀，圍壓腔體上蓋上設置有排氣閥，軸壓裝置位于圍壓腔體和圍壓腔體上蓋構成密封腔體內，軸壓裝置上設置有活塞行程制動，軸壓裝置上的管道穿過圍壓腔體上蓋并通過密封螺母固定于圍壓腔體上蓋的下方，軸壓裝置上的管道與真空抽氣裝置連接，管道上依次設有水位顯示器和氣體電磁閥，軸壓裝置下方設置有上透水蓋頭，上透水蓋頭和軸壓裝置之間設有密封圈，上透水蓋頭側壁上開有環形上密封槽，下透水蓋頭位于圍壓腔體內的底部，下透水蓋頭上的管道穿過圍壓腔體的底部并通過密封螺母密封，下透水蓋頭側壁上開有環形下密封槽，恒溫水浴裝置通過管道分別與下透水蓋頭上的管道、圍壓加壓水罐進液口及軸壓加壓水罐進液口連接且管道上分別設置有液體控制閥，在下透水蓋頭的管道與液體控制閥之間依次設置有液體電磁閥及流量測量裝置，液體電磁閥與液體體積測量儀連接，軸壓裝置、上透水蓋頭及下透水蓋頭在同一軸心線上，壓力氣體裝置通過輸氣管道分別與第一氣液調節閥、第二氣液調節閥的進氣口連接且輸氣管道上分別設有氣體電磁閥，第一氣液調節閥、第二氣液調節閥的出氣口通過輸氣管道分別與軸壓加壓水罐、圍壓加壓水罐的進氣口連接，軸壓加壓水罐、圍壓加壓水罐的頂端分別設置有排氣閥，第一氣液調節閥的液倉通過輸水管道分別與軸壓加壓水罐的出液口和軸壓裝置與真空抽氣裝置之間的管道連接，和軸壓裝置與真空抽氣裝置之間的管道連接口位于水位顯示器和氣體電磁閥之間，第二氣液調節閥的液倉通過輸水管道分別與圍壓加壓水罐的出液口和圍壓腔體的進液口連接，連接軸壓加壓水罐和第一氣液調節閥的輸水管道上設置有壓強測量裝置，壓強測量裝置位于上透水蓋頭的底部所在的平面，連接圍壓腔體和第二氣液調節閥的輸水管道上依次設置有流量測量裝置、液體控制閥及壓強測量裝置且流量測量裝置、液體控制閥位于圍壓腔體和圍壓加壓水罐之間。

所述的軸壓加壓水罐和圍壓加壓水罐外設置有保溫層。

所述的輸水管道外設置有保溫層。