[發明專利]一種可壓式粘性土滲透系數測定試驗系統及試驗方法

有效

• 申請號: 201710457099.1
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107063974B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 張慶松;姜其琛;劉人太;張連震;劉亞南;楊紅魯;劉浩杰
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種適用于測定粘性土滲透性的試驗系統，其特征是：包括供壓裝置、儲液裝置、可壓式滲透裝置、量測裝置和管路系統，所述供壓裝置連接儲液裝置，為其提供壓力氣體，推動儲液裝置內的液體通過管路系統進入可壓式滲透裝置，所述可壓式滲透裝置可機械壓縮土體后進行滲透試驗，所述量測裝置測量流經可壓式滲透裝置中待測試樣的水；

所述可壓式滲透裝置上側包括傳壓穩壓蓋，承受壓力荷載，向壓力室內的試樣提供壓力使其壓縮，傳壓穩壓蓋包括組合壓力桿和穩壓架，組合壓力桿底部為旋轉圓盤結構，表面對稱開設兩個通長的圓孔，作為水流通道的一部分；穩壓架近壓力桿部位同樣布設兩個通長的圓孔，作為水流通道的一部分,并于上部水流入口處布設對絲；組合壓力桿與穩壓架通過中部傳力桿套結；所述壓力組合桿與穩壓架均可旋轉。

2.如權利要求1所述的一種適用于測定粘性土滲透性的試驗系統，其特征是：所述供壓裝置包括氮氣瓶、空壓機和減壓器，所述氮氣瓶、空壓機通過連通管路共同提供壓力；所述氮氣瓶端連通管路上設置有減壓器調節輸出壓力。

3.如權利要求1所述的一種適用于測定粘性土滲透性的試驗系統，其特征是：所述儲液裝置內存有滲透液，作為滲透裝置水源供給，儲液裝置頂部位設有高壓氣體閥門、加液排氣閥門和壓力表；高壓氣體閥門控制高壓氣體的輸入，閥門頂部設置活接連接的氣壓口以保證氣密性，加液排氣閥門向儲液裝置內注入滲透液，當壓力過高時該閥門起到泄壓以維持桶內氣壓穩定的作用；儲液裝置壁上設置精確刻度線，以記錄桶內的液面變化，儲液裝置底部兩側對稱布設兩個液體流出閥門，當儲液裝置內壓力滿足要求時打開上述兩個液體流出閥門即可。

4.如權利要求1所述的一種適用于測定粘性土滲透性的試驗系統，其特征是：所述組合壓力桿頂部表面光滑，直接承受壓力荷載，所述中部傳力桿上布置精準刻度線，以指示試件被壓縮后的實際高度，從而確定試樣的實際軸向應變量，方便進行孔隙率的計算。

5.如權利要求4所述的一種適用于測定粘性土滲透性的試驗系統，其特征是：所述穩壓架盤面上留設螺桿孔，以便于與下部底座固定連接。

6.如權利要求4所述的一種適用于測定粘性土滲透性的試驗系統，其特征是：試件加壓時應旋轉上下兩段過水通道使圓孔不連通，被壓縮的土體無法透入到過水通道中，從而達到隔土的目的；當進行滲透試驗時，應旋轉組合桿時到預設位置處，使兩段通道連通，從而使滲透水流得以順利通過。

7.如權利要求4所述的一種適用于測定粘性土滲透性的試驗系統，其特征是：所述可壓式滲透裝置下側承重底座包括壓力室、穩壓臺、儲液室和出液口，壓力室空間可壓縮，底面布設透水石，放入試樣后再在試樣頂部放一塊透水石，蓋上承壓穩壓蓋，使承壓底座頂端達到壓力桿側壁標注的0刻度線處，儲液室兼具承壓與儲水雙重功能，頂部與壓力室連通處開設圓孔，作為滲透水的出流口，儲液室內液體注滿時可從外側開設的兩個出液口流出。

8.如權利要求4所述的一種適用于測定粘性土滲透性的試驗系統，其特征是：穩壓臺開設有若干個螺桿孔，與穩壓架相連，以實現應力狀態的保持，使試樣壓縮后不會產生顯著回彈，可壓式滲透裝置整體結構所有開孔處均呈對稱式，以減少由于應力分布不均造成的不均勻變形。

9.基于權利要求1-8中任一項所述的系統的方法，其特征是：包括以下幾個步驟：

(1)將可壓式滲透裝置取出，將成型的標準粘土試件填入壓力室，算得截面積記為A，在試樣的上下兩面分別布鋪設透水石，旋轉滲透裝置的組合壓力桿使其上下圓孔不連通，將傳壓穩壓蓋蓋于試樣上，使承壓底座頂端達到壓力桿側壁標注的0刻度線處；

(2)將可壓式滲透裝置設置于壓力機或液壓千斤頂上，據試驗要求，在精準刻度線上標定需將試樣壓縮至的終點刻度線，采用壓力機或液壓千斤頂將試樣壓至額定深度，試件初始高度減去額定深度即為試樣壓縮后的實際高度，記為L；

(3)用螺桿將滲透裝置上側傳壓穩壓蓋與下側承重底座牢固連接，穩壓架發揮作用，將可壓式滲透裝置從壓力機上取下，向滲透裝置底部的儲液室內注滿水，排干凈室內的空氣，關閉底座上閥門；

(4)連接供壓裝置與儲液裝置以及儲液裝置與可壓式滲透裝置，設置兩側裝置，調節供壓裝置的壓力，使之達到試驗所需的壓力值P，并保持穩定；

(5)打開壓力桶底部兩處閥門，使承壓力水流入，此時滲透裝置的上部承壓穩壓蓋處于不連通狀態，打開管路上兩處閥門，排干凈其內殘存的空氣，從而使管路完全充滿水；

(6)關閉管路上的閥門，旋轉滲透裝置的承壓穩壓蓋，使其上下通道連通，管內承壓水進入壓力室，觀察從儲液室流出的水滴流速，待流入量測裝置內流速趨于穩定后，在某一時間段內記錄液面變化高度Δh及經過的時間Δt；

(7)若等待一段時間后仍無水滴流出，應加大空壓機壓力輸出，若空壓機量程內均無滲流產生，則應關閉空壓機，開啟氮氣瓶，通過減壓閥與加液排氣閥門的控制，逐步增大桶內壓力至P’，重復步驟(6)；

(8)關閉供壓裝置閥門，打開儲液桶上方填液排氣閥門，待桶內壓力降為0后，關閉底部兩閥門，依次拆除裝置，通過收集的數據，計算滲透系數；

(9)對同一試樣計算多次采集數據的結果，取平均值記為最終滲透系數。