[發明專利]一種考慮淤堵條件的排水材料通水性能測試裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 201710018752.4
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN107014729A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 楊泉;高柏松;徐駿;肖飛知;薛元;曾永紅;古欣;陳珊
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙)51215
• 代理人: 王建國

技術領域

本發明涉及一種考慮淤堵條件的排水材料通水性能測試裝置及試驗方法，特別是涉及一種覆土通水性能的排水結構試驗裝置及方法。

背景技術

排水材料是對導水、排污，環保，自來水等各種水設施的一系列材料的總定義。在鐵路工程中應用較為廣泛，排水材料常用于基床排水、地基排水、邊坡排水、擋墻排水、盲溝、滲溝排水、無砟軌道線間排水和電纜槽、泄水孔排水等領域。相比傳統鋼筋混凝土管等排水結構，以高分子聚合物為材質的土工合成材料類排水結構，具有造價低、輕質抗震、耐久性好等優點，近年來已在鐵路、公路、水利等領域大量應用并逐步推廣。

排水材料主要功能-“通水性能”，是最為重要的質量控制指標，通水量是評價排水材料產品性能優劣最為直接的參數，國內外對通水性能的測試方法如下：

(1)美國材料與試驗協會標準ASTM D 4716《Standard Test Method for Determining the(In-plane)Flow Rate per Unit Width and Hydraulic Transmissivity of a Geosynthetic Using a Constant Head》針對平面類排水材料，提出了測試如排水板、排水帶、排水網、排水墊等平面產品通水量的方法和裝置，該裝置可施加垂直于平面的法向壓力10kPa～500kPa，可調整溢水結構高度，設置0.05～1.0的水力梯度。這些設置基本滿足應用時排水材料受土壓力和水壓下的測試需求。

(2)公路工程行業標準JT/T665-2006《公路工程土工合成材料排水材料》、JT/T521-2004《公路工程土工合成材料塑料排水板(帶)》、 CJ/T452-2014《垃圾填埋場用土工排水網》三類行業產品標準均是以 ASTM D 4716為基礎，根據各行業需求，定型試驗條件。公路排水材料規定測試條件為：水力梯度0.1，并規定管類材料也可按此裝置改進后使用；公路塑料排水帶規定測試條件：水力梯度0.5，法向壓力350kPa；垃圾填埋場用排水網規定測試條件：水力梯度0.1，法向壓力500kPa。

然而，基于ASTM D 4716的試驗方法用于國內土建工程用排水材料時具有3個明顯缺陷：(1)水力路徑與實際情況不符，工程應用時，水是先垂直通過平面類或管類材料濾布再由排水通道橫向導水，與標準中水流直接從端口沿水平通道排水不符；(2)不能直接用于管類產品測試，公路標準提出的測試管類產品的改進裝置目前市場未見；(3)只考慮在完全水流條件下的通水性能，沒有考慮應用時土體會產生淤堵作用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種考慮淤堵條件的排水材料通水性能測試裝置，以使測試通水量指標更加準確反映材料的實際通水能力，符合排水材料現場應用特點。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

本發明一種考慮淤堵條件的排水材料通水性能測試裝置，其特征是它包括：豎立的箱體，具有上端口和上部容水腔、下部填料腔，箱體側壁上設置有與上部容水腔相通的進水口、供排水材料試樣水平插入下部填料腔內的試樣橫向入口，且在進水口以下豎向間隔設置與上部容水腔相通的溢流裝置；試驗用巖土體，分層鋪填于下部填料腔內；法向施壓構件，設置于箱體上部，其下端作于試驗用巖土體上表面，且具有連通上部容水腔與下部填料腔的滲流通道，并固定安裝有壓力傳感器。

本發明所要解決的另一技術問題是提供采用上述一種考慮淤堵條件的排水材料通水性能測試裝置的試驗方法，該方法包括如下步驟：

①用與土工布復合的排水材料或者管狀類水材料制備排水材料試樣；

②將排水材料試樣從試樣橫向入口插入下部填料腔內，使排水材料試樣保持水平，且其外端露出試樣橫向入口一定長度；

③安裝密封環，在試樣橫向入口處形成密封；

④向下部填料腔分層鋪填碎石填料，直至超過排水材料試樣一定高度后整平表面，形成碎石層；

⑤由碎石層表面向上分層鋪填壓實粉砂填料，形成粉砂層；

⑥向箱體內放入法向施壓構件，使承壓底板底面與粉砂層表面接觸；

⑦通過進水口向上部容水腔內緩慢注水，使水流完全浸透粉砂層形成滲流狀態，通過溢流裝置設定水頭高度并保持常水頭狀態；

⑧待試排水材料試樣外伸段出水穩定后，記錄一定時間內通過排水材料試樣的水流量，以一定時間為一個最小周期，重復測試多次，取其平均值。

對于平面類排水材料制備的排水材料試樣，于所述步驟⑥后，在承壓頂板上施加相應的法向壓力。