[實(shí)用新型]適于特殊粗粒土的土水特征曲線測試儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320493752.7
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN203365432U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳禮舟;許強(qiáng);李濱鍔
• 申請（專利權(quán)）人: 成都理工大學(xué)
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 成都立信專利事務(wù)所有限公司 51100
• 代理人: 江曉萍

技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種非飽和土的土水特征曲線相關(guān)的土工試驗(yàn)儀器，尤其是涉及一種適用于砂類、礫類、碎石類等粒徑偏小特殊粗粒土的土水特征曲線測試儀，用于巖土工程領(lǐng)域的非飽和土力學(xué)土水特征曲線測試研究。?

背景技術(shù)：

非飽和土土水特征曲線是用來描述土體的含水量與基質(zhì)吸力之間的關(guān)系。土水特性的研究對于分析有關(guān)非飽和土問題至關(guān)重要，如地表淺層污染物遷移速率與范圍預(yù)測及其處理問題、降雨誘發(fā)的邊坡失穩(wěn)、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害問題、支擋結(jié)構(gòu)側(cè)向土壓力的計(jì)算與穩(wěn)定性分析等問題中所涉及到的非飽和土滲流、變形與強(qiáng)度問題，均需要獲得非飽和土的土水特征曲線，才能對這些重要問題進(jìn)行合理有效的分析。因此。非飽和土土水特征曲線的確定在實(shí)際工程應(yīng)用中具有重要研究意義。

目前，室內(nèi)測試土水特征曲線的方法主要有體積壓力板儀、Temple儀法，濾紙法等。但上述測試方法在不同條件測試出土體的水土特征曲線差別較大，外界條件對測試的結(jié)果影響較大，測試結(jié)果不穩(wěn)定且不精確，且測試過程耗時(shí)較長，效率低，工作量大。

實(shí)用新型內(nèi)容：

本實(shí)用新型的目的是為了提供一種操作方便，工作量小，測試效率高，能有效解決現(xiàn)有儀器測試難度大、測試結(jié)果不穩(wěn)定不精確的問題的適于砂類、礫類、碎石類等粒徑偏小特殊粗粒土的土水特征曲線測試儀。

本實(shí)用新型的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型適于特殊粗粒土的土水特征曲線測試儀，包括基座、底部設(shè)有透水石的有機(jī)玻璃圓筒，有機(jī)玻璃圓筒底部有排水口，排水口通過排水管與盛水裝置相連，有機(jī)玻璃圓筒頂部裝有帶進(jìn)水口的頂蓋，有機(jī)玻璃圓筒通過與頂蓋上的進(jìn)水口相通的第一導(dǎo)水管與第一蓄水容器相連通，在位于有機(jī)玻璃圓筒內(nèi)的土樣頂部有使頂部水能夠均勻入滲的透水板，在有機(jī)玻璃圓筒側(cè)壁與頂部透水板持平的高度有開口，開口通過第二導(dǎo)水管與第二蓄水容器相連接，有機(jī)玻璃圓筒內(nèi)裝有實(shí)時(shí)對被測土樣內(nèi)部水分進(jìn)行檢測的水分傳感器和實(shí)時(shí)對被測土樣內(nèi)部孔隙水壓力進(jìn)行檢測的孔隙水壓力傳感器。

上述的水分傳感器和孔隙水壓力傳感器分別與能夠?qū)z測信號進(jìn)行分析處理并相應(yīng)得出被測試土樣內(nèi)部體積含水量和孔隙水壓力的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接。

上述的排水管上有第三控制閥門。

上述的第一導(dǎo)水管上有調(diào)節(jié)流量的第一控制閥門。

上述的第二導(dǎo)水管上有第二控制閥門。

上述的有機(jī)玻璃圓筒接入含水量傳感器和孔隙水壓力傳感器的開孔處分別有環(huán)形密封，防止有機(jī)玻璃圓筒側(cè)壁漏水。

本實(shí)用新型在具體測量時(shí)步驟如下：

1.?首先對被測土樣按照《土工試驗(yàn)規(guī)程》、《土工實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測得其飽和滲透系數(shù)。

2.?將透水石安裝在有機(jī)玻璃圓筒底部，再將被測特殊粗粒土土樣分層裝入有機(jī)玻璃圓筒內(nèi)，使土樣達(dá)到預(yù)設(shè)高度，隨后在被測土樣中插入水分傳感器和孔隙水壓力傳感器，同時(shí)將水分傳感器、孔隙水壓力傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接。最后在試樣頂部安裝上透水板以及頂蓋。

3.?打開第二、第三控制閥門，根據(jù)實(shí)驗(yàn)前所測得的土樣的飽和滲透系數(shù)，調(diào)節(jié)第一控制閥門，控制進(jìn)水流量。由于水分傳感器、孔隙水壓力傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠定時(shí)對被測土樣內(nèi)部任一點(diǎn)的體積含水率和孔隙水壓力的變化進(jìn)行測試，最終可以根據(jù)測得的數(shù)據(jù)得到體積含水率θ_ωi?和孔隙水壓力u_wi。

4.?計(jì)算對應(yīng)的基質(zhì)吸力：u_a?-u_wi?，其中u_a?為測試所在地條件下的大氣壓，得到最終結(jié)果，最后以基質(zhì)吸力為橫坐標(biāo)，體積含水率為縱坐標(biāo)，繪出被測土樣的土水特征曲線。

本實(shí)用新型適于特殊粗粒土的土水特征曲線測試儀，有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.?結(jié)構(gòu)簡單合理，制作方便，操作簡單。

2.?通過水分傳感器和孔隙水壓力傳感器對被測特殊粗粒土中的體積含水率和孔隙水壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，同時(shí)將檢測信號傳送至采集系統(tǒng)，得到實(shí)時(shí)的體積含水率和孔隙水壓力數(shù)據(jù)，提高測試的穩(wěn)定性和精度，同時(shí)減小人工記錄工作量。

3.?在土樣頂部設(shè)置透水板，能夠使頂部水均勻下滲，提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確。

4.?在測試過程中，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)前事先測試得到的特殊粗粒土土樣飽和滲透系數(shù)來調(diào)節(jié)第一控制閥門，控制進(jìn)水的流量，使得入滲邊界為流量邊界，當(dāng)土樣頂部有積水時(shí)，多余的積水能通過頂部側(cè)壁的開口排出，從而實(shí)現(xiàn)邊界與水頭邊界的轉(zhuǎn)換。????