[發明專利]原狀飽和土及改良土的滲流-蠕變聯合試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201711024589.9
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107957388A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 張曉春;張超群;劉源;史恒豹;王春雷;毛華榮
• 申請（專利權）人: 東南大學;臺州市交通勘察設計院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N3/08
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 任立,艾中蘭

技術領域

本發明涉及土工試驗領域，尤其是一種原狀飽和土及改良土的滲流-蠕變聯合試驗裝置。

技術背景

我國各地的軟土分布極為廣泛，在沿海和河流的中下游及湖泊附近地區，地表下第四紀松軟覆蓋層深厚，如天津、大連、溫州、臺州、寧波等地的濱海相沉積軟土；上海、廣州等地的三角洲相沉積軟土，閩江口平原的溺谷相沉積軟土等。軟土天然具有含水量高、孔隙比大、滲透性差、壓縮性高、強度低、敏感度高和流變性等地質特性。隨著我國基礎設施建設的不斷投入，交通運輸和建設需求的不斷增長，公路等基礎設施建設面臨著如何處理軟土工程性質差的問題。在軟土地區修建建筑物，如未能對土基進行很好的加固處理，很容易發生地基沉降和差異沉降過大，嚴重影響建筑物的施工質量和后期正常使用。軟土的固結和后期流變是造成建筑物地基沉降和差異沉降的重要原因。軟土具有很小的滲透系數，透水性能很低，此類土體的水分滲出條件差，對地基的固結排水極為不利。因此，研究軟土的滲流特性和蠕變特性變得日趨重要。

軟土的分布地區具有地下水位高，年降雨量多的特點，即使在主固結完成后，軟土中仍會發生滲流現象。由于滲流現象的存在，會影響孔隙水壓力的消散，進而影響土體的固結和蠕變變形。而土體的固結和蠕變變形反過來又會影響土體的滲流特性，這使得土體的滲流蠕變耦合機制變得極其復雜。研究兩者間的相互作用機制和作用關系具有重要的工程研究價值。

試驗是研究巖土力學特性的重要手段。前人對軟土特性的研究大都單獨研究其蠕變特性或滲流特性，很少將兩者結合起來進行研究。在已有專利或者文章中，研究這設計制作的滲流蠕變耦合特性試驗儀器大都只針對巖石，很少有對土體的蠕變滲流耦合特性進行研究的試驗儀器。本發明提供一種制造簡單、測量結果準確可靠的原狀軟土及改良土滲流-蠕變聯合試驗裝置。

發明內容

本發明旨在為研究原狀飽和土及改良土的滲流及蠕變耦合特性提供一種制造簡單、測量結果準確可靠的試驗裝置，以解決上述技術背景提出的問題。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種原狀飽和土及改良土滲流-蠕變聯合試驗裝置，包括試樣承載系統、軸向加載系統、應力應變測量系統、水壓加載控制系統、滲流量測量系統、支承系統。

所述試樣承載系統包括上圓筒、中圓筒、下圓筒、上滲漏片、下滲漏片、集水漏斗；所述中圓筒和下圓筒內外徑相同，且同軸連接，上圓筒外徑略小于中圓筒內徑；中圓筒用于放置試樣；上滲漏片和下滲漏片分別放置于上圓筒底部和中圓筒的底部；集水漏斗放置于下圓筒中，其上端與下滲漏片接觸，下端從下圓筒底部開孔穿出；試樣承載系統通過焊接于下圓筒底部的支腳置于支承系統上；

所述軸向加載系統由軸向加壓杠桿、加載螺桿、配重砝碼組成，用于對試樣施加軸向荷載，軸向加壓杠桿一端通過鉸鏈與支承系統連接，另一端連接配重砝碼，加載螺桿一端與軸向加壓杠桿連接，另一端與上圓筒的頂蓋連接；軸向加載系統通過作用于上圓筒對試樣施加荷載；

所述應力應變測量系統由位移計、傳感器、變送器、計算機組成；位移計與上圓筒頂蓋接觸，用于測量試樣的軸向變形；傳感器埋置于試樣中，通過變送器將傳感器所測數據傳入計算機中；

所述水壓加載控制系統由水箱、進水閥門、水壓閥和進水管組成；水箱放置于高處，通過進水閥門接入外部水流，水壓閥控制進入試樣的水流，同時監控水箱中的水壓大小，進水管插入上圓筒中；

所述滲流量測量系統由出水管與流量計組成，出水管一端與集水漏斗下端相連，另一端連接流量計。

一所述原狀飽和土及改良土滲流-蠕變聯合試驗裝置的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：將集水漏斗放入下圓筒中，漏斗嘴插入下圓筒底部的開孔以將其固定；

步驟二：選擇與試樣上下層土體滲透系數相符的滲漏片，在滲漏片邊緣套上橡膠圈，將下滲漏片放置于中圓筒的圓筒底部，將中圓筒與下圓筒連接；

步驟三：將一部分試樣放入中圓筒中，使試樣的高度達到需要埋置傳感器的位置，并將試樣適當壓實；

步驟四：將第一個傳感器放在裝好的試樣上，將傳感器連接線通過中圓筒側壁的開孔引出；

步驟五：重復步驟三、四，加入其余試樣和傳感器；

步驟六：將上滲漏片放置于上圓筒底部，蓋上上圓筒頂蓋，將上圓筒放入中圓筒中；

步驟七：將傳感器連接線與變送器連接，然后通過USB串口連接到計算機上；