[發(fā)明專(zhuān)利]適用于土體水平接觸面剪切變形的水平滲透儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510214711.3
• 申請(qǐng)日: 2015-04-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104897539B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳群;常利營(yíng);王琛;周成
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N15/08
• 分類(lèi)號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 成都科海專(zhuān)利事務(wù)有限責(zé)任公司51202
• 代理人: 呂建平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種研究土體內(nèi)部或土體與結(jié)構(gòu)物接觸面發(fā)生剪切變形情況下的滲流特性和接觸面沖刷破壞的滲透儀器，屬于巖土工程試驗(yàn)研究領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在巖土工程中，土體是構(gòu)筑物的組成物質(zhì)或者作為結(jié)構(gòu)物的地基。土體具有滲透性，遇水時(shí)可能發(fā)生各種類(lèi)型的滲透破壞。不同土層之間或者土體與結(jié)構(gòu)物之間的接觸面是最易發(fā)生滲透破壞的部位。單層土的滲透性和滲透破壞可以通過(guò)現(xiàn)有普遍采用的常規(guī)滲透儀測(cè)量，但接觸面的滲流特性必須通過(guò)專(zhuān)門(mén)的滲透儀測(cè)定。特別是當(dāng)土體受到剪切應(yīng)力作用、剪切面上發(fā)生剪切變形時(shí)接觸面的滲流特性測(cè)量以及接觸沖刷破壞的研究更需要設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的儀器設(shè)備開(kāi)展。同時(shí)，對(duì)于工程中常用的粗粒土，常規(guī)尺寸的儀器很難滿(mǎn)足顆粒粒徑對(duì)儀器尺寸的要求。因此，對(duì)粗顆粒土，需要采用大尺寸儀器設(shè)備開(kāi)展試驗(yàn)。本發(fā)明涉及的滲透儀就是為了開(kāi)展粗粒土以及粗粒土與結(jié)構(gòu)物接觸面發(fā)生剪切變形情況下的滲流特性以及接觸沖刷破壞的研究，以滿(mǎn)足實(shí)際工程設(shè)計(jì)及接觸面滲透和滲透破壞特性研究的需要。

目前用于能夠?qū)崿F(xiàn)在剪切變形的同時(shí)進(jìn)行滲透試驗(yàn)的儀器，絕大多數(shù)是在傳統(tǒng)的三軸滲透儀的基礎(chǔ)上改進(jìn)成的豎向滲透儀，這些滲透儀的水流方向都是垂直于土層的層面方向。雷紅軍等于《巖土力學(xué)》2011,32(4)發(fā)表的黏土-結(jié)構(gòu)接觸面大剪切變形后滲流特性試驗(yàn)研究，所用三軸豎向滲透儀就是由傳統(tǒng)的三軸滲透儀改造成的滲透儀。試驗(yàn)中的試樣為圓柱形，水流方向?yàn)樨Q向，通過(guò)給底端裝有彈簧的混凝土板加載，使之與周?chē)馏w發(fā)生剪切變形后實(shí)現(xiàn)滲透試驗(yàn)。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)：201110231174.6)公開(kāi)的用于高應(yīng)力高水力梯度大剪切變形下土體與結(jié)構(gòu)物接觸滲透儀，與雷紅軍等試驗(yàn)使用的滲透儀類(lèi)似，也是由傳統(tǒng)的三軸滲透儀改造而成，利用三軸壓力室對(duì)試樣施加圍壓和軸向壓力，使土體和防滲墻之間發(fā)生一定的剪切變形，并在試樣的上下兩端實(shí)現(xiàn)了高水頭差的施加。此儀器主要用于研究高土石壩心墻粘性土或高塑性粘土與混凝土防滲墻接觸面的滲透破壞機(jī)理。上述兩個(gè)儀器比較類(lèi)似，都只適用于覆蓋層中豎向防滲墻在受力后與地基土體之間發(fā)生相對(duì)位移情況下接觸面豎向滲流的情況，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)水平成層的多層地基或者地基與基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)物水平接觸面發(fā)生剪切變形時(shí)的滲流模擬。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有研究土體接觸面剪切變形滲流特性的滲透儀的技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的是提供一種適用于研究土體水平接觸面剪切變形下水平滲透的儀器，以解決現(xiàn)有技術(shù)的滲透儀不能實(shí)現(xiàn)對(duì)土體內(nèi)不同水平接觸面或土體與結(jié)構(gòu)物水平接觸面在剪切變形情況下的水平滲流特性以及水平接觸面沖刷破壞進(jìn)行研究的問(wèn)題。

本發(fā)明提供的適用于土體水平接觸面剪切變形的水平滲透儀，其構(gòu)成包括支架、設(shè)置在支架上的試驗(yàn)箱、位于試驗(yàn)箱內(nèi)的試樣室、設(shè)置在試驗(yàn)箱頂板上的豎向加壓油缸、設(shè)置在試驗(yàn)箱一側(cè)板上的橫向加壓油缸、沿橫向加壓油缸活塞作用方向設(shè)置在試樣室外兩端的進(jìn)水室和出水室；所述試驗(yàn)箱由外底板、外頂板和外側(cè)板固定聯(lián)結(jié)構(gòu)成，其中外頂板與外側(cè)板為可拆卸固定聯(lián)結(jié)，出水口端外側(cè)板為多孔結(jié)構(gòu)板，所述出水室由該外側(cè)板和安置在該外側(cè)板外的室殼構(gòu)成；所述試樣室由內(nèi)頂板、內(nèi)側(cè)板和內(nèi)底板構(gòu)成，其中內(nèi)頂板可豎向移動(dòng)，其四周端面與構(gòu)成試驗(yàn)箱的外側(cè)板板面滑動(dòng)配合，豎向加壓油缸的活塞通過(guò)作用于該內(nèi)頂板對(duì)試樣施加豎向載荷，位于進(jìn)水口端一側(cè)的內(nèi)側(cè)板與同側(cè)的外側(cè)板間隔一距離設(shè)置，內(nèi)外兩側(cè)板之間的空間構(gòu)成進(jìn)水室，內(nèi)底板和其他內(nèi)側(cè)板設(shè)置在相同方位的構(gòu)成試驗(yàn)箱的外底板和其他外側(cè)板上，位于進(jìn)水口端和出水口端的內(nèi)側(cè)板為孔格結(jié)構(gòu)板，其中位于進(jìn)水口端一側(cè)的內(nèi)側(cè)板由可橫向移動(dòng)的上部?jī)?nèi)側(cè)板和固定的下部?jī)?nèi)側(cè)板構(gòu)成，上下兩部分內(nèi)側(cè)板的接觸面稍高于土體試樣水平接觸面，橫向加壓油缸的活塞通過(guò)作用于該可橫向移動(dòng)的上部?jī)?nèi)側(cè)板對(duì)試樣施加橫向剪切載荷；在外側(cè)板和內(nèi)側(cè)板對(duì)應(yīng)位置上設(shè)計(jì)若干用于測(cè)量土體試樣內(nèi)滲透水壓力的測(cè)壓孔。

在本發(fā)明上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)更好的技術(shù)效果，本發(fā)明還可進(jìn)一步采取以下技術(shù)措施。

在本發(fā)明中，最好在試樣室滲透水進(jìn)口端多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)板與土體試樣之間鋪設(shè)透水土工布，即在包括可橫向移動(dòng)的上部?jī)?nèi)側(cè)板和固定的下部?jī)?nèi)側(cè)板在內(nèi)的多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)板與土體試樣之間鋪設(shè)透水土工布。在內(nèi)側(cè)板與土體試樣之間鋪設(shè)透水土工布，一方面能使?jié)B透水壓力均勻地作用在土體試樣進(jìn)口端面，另一方面可防止土樣的細(xì)小顆粒進(jìn)入進(jìn)水室。