[發(fā)明專利]一種反壓飽和狀態(tài)大三軸試樣的柔性壁壓力滲流試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710264389.4
• 申請(qǐng)日: 2017-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107153036B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石名磊;譚風(fēng)雷;錢春杰;張瑞坤;郭超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

1.一種反壓飽和狀態(tài)大三軸試樣的柔性壁壓力滲流試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括：圍壓滲流轉(zhuǎn)換單元和體變流量轉(zhuǎn)換單元；圍壓滲流轉(zhuǎn)換單元和體變流量轉(zhuǎn)換單元通過(guò)滲入水路部分的滲流閥(19)和三通接口(I3)相連；圍壓滲流轉(zhuǎn)換單元包括20升圍壓水罐(16)、凈水源補(bǔ)水閥(17)、四通接口(I4)、圍壓閥(2)、滲流試樣(1)、軸力桿(8)、滲流閥(19)、下孔壓閥(14)和孔壓傳感器(15)；20升圍壓水罐(16)依次連接四通接口(I4)和滲流閥(19)接入三通接口(I3)進(jìn)入下孔閥(13)水路，凈水源補(bǔ)水閥(17)依次連接四通接口(I4)和圍壓閥(2)后連接滲流試樣(1)，滲流試樣(1)還分別連接軸力桿(8)和孔壓傳感器(15)，孔壓傳感器(15)連接下孔壓閥(14)。

2.如權(quán)利要求1所述的反壓飽和狀態(tài)大三軸試樣的柔性壁壓力滲流試驗(yàn)裝置，其特征在于，體變流量轉(zhuǎn)換單元包括空壓機(jī)(36)、反壓閥(35)、減壓閥(30)、小反壓閥(28)、大反壓閥(29)、體變傳感器(32)、小體變管(33)、排氣閥(31)、大體變管(34)、上孔壓閥(20)、小體變閥(26)、大體變閥(27)、抽氣閥(25)、連接閥(21)、下孔閥(13)、截?cái)嚅y(22)、飽和閥(24)和排水閥(23)；空壓機(jī)(36)和反壓閥(35)、減壓閥(30)依次連接，分兩路一路與大反壓閥(29)相連注入大體變管(34)，另一路與小反壓閥(28)相連注入小體變管(33)，小體變管(33)還連接有體變傳感器(32)和小體變閥(26)，大體變管(34)還連接有體變傳感器(32)、排氣閥(31)和大體變閥(27)，大體變閥(27)還連接有排水閥(23)，孔壓傳感器(15)依次連接上孔壓閥(20)和抽氣閥(25)，下孔閥(13)依次連接截?cái)嚅y(22)和飽和閥(24)，截?cái)嚅y(22)連接有連接閥(21)。

3.如權(quán)利要求1所述的反壓飽和狀態(tài)大三軸試樣的柔性壁壓力滲流試驗(yàn)裝置，其特征在于，開(kāi)通凈水源補(bǔ)水閥(17)，關(guān)閉圍壓閥(2)和滲流閥(19)，由專門配備的潔凈水箱及水泵通過(guò)凈水源補(bǔ)水閥(17)補(bǔ)充20升圍壓水罐(16)水體接近水罐容量，完成滲入水體儲(chǔ)備；之后設(shè)定20升圍壓水罐(16)滲流壓力u_b>反壓u_s值，啟動(dòng)圍壓油缸加載至u_b并伺服穩(wěn)定，完成20升圍壓水罐(16)圍壓滲流轉(zhuǎn)換準(zhǔn)備；關(guān)閉下孔閥(13)，打開(kāi)滲流閥(19)，20升壓力水罐(16)伺服壓力水以流量控制方式，進(jìn)入下孔閥(13)前端三通接口(I3)，進(jìn)入滲流試樣(1)底端，實(shí)現(xiàn)壓力水滲入。

4.如權(quán)利要求1所述的反壓飽和狀態(tài)大三軸試樣的柔性壁壓力滲流試驗(yàn)裝置，其特征在于，試樣飽和試驗(yàn)階段采用大體變管(34)，截?cái)嚅y(22)處于聯(lián)通狀態(tài)，抽真空飽和與反壓u_s飽和；試樣飽和后穩(wěn)定，關(guān)閉上孔壓閥(20)和下孔壓閥(14)、下孔閥(13)；打開(kāi)反壓閥(35)，打開(kāi)大體變閥(27)和小體變閥(26)、截?cái)嚅y(22)與排氣閥(31)，之后打開(kāi)排水閥(23)進(jìn)行大體變管(34)和小體變管(33)排水，調(diào)整滲流體積接近最大量程，關(guān)閉排水閥(23)和排氣閥(31)；滲流試驗(yàn)前，需打開(kāi)反壓閥(35)，通過(guò)減壓閥(30)恢復(fù)大體變管(34)和小體變管(33)壓力至試樣飽和反壓u_s；關(guān)閉小體變閥(26)，打開(kāi)上孔壓閥(20)、連接閥(21)、截?cái)嚅y(22)和大體變閥(27)，聯(lián)通大體變管(34)進(jìn)行測(cè)試；下孔閥(13)關(guān)閉狀態(tài)打開(kāi)滲流閥(19)，聯(lián)通20升圍壓水罐(16)，讓壓力水滲入試樣，即可實(shí)現(xiàn)單元體試樣維持反壓飽和狀態(tài)時(shí)的滲流試樣(1)頂端壓力水滲出體積的連續(xù)測(cè)讀，同時(shí)測(cè)讀孔壓傳感器(15)孔壓值、滲流時(shí)間和滲流試樣(1)軸向位移。

5.如權(quán)利要求4所述的反壓飽和狀態(tài)大三軸試樣的柔性壁壓力滲流試驗(yàn)裝置，其特征在于，截取上部和下部孔壓傳感器(15)u_t和u_b穩(wěn)定后的滲出水體積V_w與時(shí)間Δt_s測(cè)讀數(shù)據(jù)，即可根據(jù)滲流試樣(1)截面直徑d_s和高度h_s，得到試樣滲透系數(shù)如下：

6.如權(quán)利要求2所述的反壓飽和狀態(tài)大三軸試樣的柔性壁壓力滲流試驗(yàn)裝置，其特征在于，大小體變管滲流轉(zhuǎn)換，當(dāng)試樣滲出流量速度相對(duì)較慢時(shí)，上下孔壓傳感器(15)u_t和u_b穩(wěn)定后，可通過(guò)關(guān)閉大體變閥(27)和截?cái)嚅y(22)，打開(kāi)小體變閥(26)，實(shí)施大體變管(34)轉(zhuǎn)換為小體變管(33)的高精度滲出流量測(cè)試，縮短測(cè)試周期，即“大體變→小體變”流量測(cè)試轉(zhuǎn)換；同時(shí)，由小體變管(33)體變傳感器(32)數(shù)據(jù)，計(jì)算試樣滲透系數(shù)；大小體變管聯(lián)測(cè)，當(dāng)試樣滲出流量較大時(shí)，通過(guò)上述大體變管(34)和小體變管(33)轉(zhuǎn)換時(shí)的大反壓閥(29)和截?cái)嚅y(22)關(guān)閉狀態(tài)，可以打開(kāi)大體變管(34)的排氣閥(31)和排水閥(23)，進(jìn)行大體變管(34)排水，重新調(diào)整滲流體積量程，之后迅速關(guān)閉排氣閥(31)和排水閥(23)，打開(kāi)大反壓閥(29)恢復(fù)大體變管(34)反壓u_s；之后，小體變管(33)滲出流量接近其量程時(shí)，關(guān)閉小體變閥(26)，再次打開(kāi)截?cái)嚅y(22)和大體變閥(27)，即可實(shí)現(xiàn)“小體變→大體變”測(cè)試轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換聯(lián)測(cè)全過(guò)程“大體變→小體變→大體變”有效量測(cè)為10+1.5+10＝21.5升，大于20升圍壓水罐(16)水容量，可以實(shí)現(xiàn)試樣滲出流量大量程聯(lián)測(cè)。