[發明專利]超大粒徑粗粒土滲透系數測定裝置及測定方法

無效

• 申請號: 201310066304.3
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN103149143A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 沈細中;張俊霞;蘭雁;張敏
• 申請（專利權）人: 黃河水利委員會黃河水利科學研究院
• 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：

本發明涉及一種水利工程材料的參數測定裝置及方法，特別涉及一種用于對工程中選用的超大粒徑粗粒土料(粒徑60mm≤d₈₅≤100mm)進行滲透特性測定的裝置及方法，其IPC國際專利分類號為E02D1/04和E02D33/00。

背景技術：

在水利、交通、鐵路等工程建設中，粗粒土常常作為基礎用料。粗粒土按照《土的分類標準》(GBJ145-90)規定，粗顆粒土指的是粒徑大于0.075mm且小于60mm的顆粒。

在水利工程中，粗粒土常作為壩基、堤基用料；在鐵路、公路工程中，則常常作為路基用料。對于這些工程而言，滲透變形、破壞是一個常見的問題，粗粒土由于其構成的成份、級配不同，以及不同的工程情況，其滲透性能差距非常大，因此，在工程中采用合適的粗粒土料，需要進行其滲透性能的測試。近年來由于國家大力建設水利工程，南水北調等大型水利工程已經在建設中，在南水北調工程中，由于工程戰線長，施工用土料需求巨大，特別是作為引水渠道的基礎用料的粗顆粒土。為方便施工，就地取料是較為有效的措施之一。南水北調工程沿線區域的土料，粗顆粒土量較少，大多為粒徑超過60mm但小于100mm的超大粒徑粗粒土，即粒徑60mm≤d₈₅≤100mm。通過試驗驗證，該類超大粒徑的粗粒土經過正確的配比，可以達到工程用料的要求，但其的滲透性能需要經過嚴格的試驗測定，才能運用在工程之中。

在目前的工程應用中，有針對粗粒土進行滲透試驗的裝備，其設備內徑大小為200mm和300mm，根據《土工試驗規程》(SL237-1999)的規定，根據試驗土樣粒徑，按儀器內徑大于試樣粒徑d85的5倍選擇儀器。因此，現有的設備能夠測試的粒徑范圍有限，d85不超過60mm。由于之前在水利工程中使用超大粒徑粗粒土非常少，同時在水利工程中使用該類土料時，需配比較多的黏性土小顆粒，加之試樣尺寸較大，試樣非常難以進行排氣飽和，因此沒有對超大粒徑粗粒土進行滲透性能測試的儀器和成熟的測試方法。隨著南水北調等大型工程的建設，超大粒徑粗粒土在工程中的應用會越來越廣泛，研制一套能對超大粒徑粗粒土滲透特性進行測試的儀器及其測試方法，是非常有必要的。

發明內容：

發明人通過對以往設備的研究以及現有工程中選用的超大粒徑的粗粒土特性的分析，設計了專用測試儀器，在測試筒壁外側設計數量眾多的測壓排氣孔，解決了試樣直徑大，難以排氣飽和的測試難題，使得測試儀器可以對d85≥60mm的超大粒徑的粗粒土進行滲透特性的測試。而且，發明人采用該測試儀器，對試樣的厚度、試樣排氣飽和方法時的水溫、滲透坡降遞增值等參數進行了大量的實驗和現場驗證，發明了采用該測試儀器對超大粒徑的粗粒土滲透性進行測試的方法。

本發明的目的是提供一種快速、系統、簡便、快速的適用于超大粒徑粗粒土滲透系數及滲透變形測定的儀器，以及一種利用該儀器測定超大粒徑粗粒土滲透系數的方法。

一種超大粒徑粗粒土滲透系數測定裝置，包括測試筒、自動加壓系統和測壓管，所述測試筒由底座支架、緩沖料容器、筒身和上蓋組成，其中，所述緩沖料容器支撐在所述底座支架上部，緩沖料容器的側壁設置有下排氣孔，下部設有下過水口；所述緩沖料容器上部與所述筒身通過密封螺栓連接，所述筒身上設置多個筒壁測壓排氣孔，每個所述的筒壁測壓排氣孔設有閥門；所述筒身上部通過密封螺栓與所述上蓋連接，所述上蓋的上端設有上過水口和上排氣孔；所述自動加壓系統與所述下過水口連通，所述測壓管與所述筒壁測壓排氣孔連通。

一種超大粒徑粗粒土滲透系數的測定方法，其步驟如下：

1.準備好超大粒徑粗粒土滲透系數測定裝置：

1.1所述測定裝置包括測試筒、自動加壓系統和測壓管，所述測試筒由底座支架、緩沖料容器、筒身和上蓋組成，其中，所述緩沖料容器支撐在所述底座支架上部，緩沖料容器的側壁設置有下排氣孔，下部設有下過水口；所述緩沖料容器上部與所述筒身通過密封螺栓連接，所述筒身上設置多個筒壁測壓排氣孔，每個所述的筒壁測壓排氣孔設有閥門；所述筒身上部通過密封螺栓與所述上蓋連接，所述上蓋的上端設有上過水口和上排氣孔；所述自動加壓系統與所述下過水口連通，所述測壓管與所述筒壁測壓排氣孔連通；

1.2在所述緩沖料容器內填充細礫石作為緩沖層，用以緩沖水流并將滲水壓力平均分散；

2.試樣制備：

2.1擾動樣制備

(1)選取試樣，對試樣進行顆粒分析，確定試樣的級配曲線，并繪制顆粒級配曲線圖；

(2)根據需要控制的干密度及試樣高度，按照式(1)計算試樣質量；