[實用新型]一種模擬高承壓水下大體積黏土試樣的滲透破壞裝置

有效

• 申請號: 201720217852.5
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN206627404U
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 齊劍峰;王成真;何芳
• 申請（專利權）人: 河北地質大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種土工實驗技術，尤其涉及一種模擬高承壓水下大體積黏土試樣的滲透破壞實驗裝置。

背景技術

土的滲透破壞造成了大量的工程事故和地質災害，有關砂土滲透破壞的研究成果較多，而實際工程中黏土體的滲透破壞時有發生，其過程更為復雜，尤其是在高承壓水頭條件下深基坑以及隧道開挖過程中，黏土體的滲透破壞更值得研究。然而目前黏土滲流實驗裝置有不足之處，一是實驗所用試樣都較小，無法達到預期的效果，二是實驗施加的水壓力都較小，要實現高承壓水頭較為復雜。因此通過對滲透試驗裝置的改進，反映高承壓水頭條件下黏土體滲透破壞的特點，進而研究高承壓水致黏土滲透破壞機理和過程，將會對高承壓水頭條件下含黏土地層的基坑開挖和隧道安全運行提供依據。

目前所采用的常規滲透試驗儀主要兩種類型：(1)硬壁式滲透儀(水頭管式)，這種滲透儀使用操作簡單，有常水頭和變水頭兩種方式，主要通過水力坡度來求取滲透系數，國產標準滲透儀南55型就屬于這種。應用該類裝置對滲透系數較小的黏土進行測試時，周期較長。針對不足，研究者對滲透裝置進行了多種改造，例如劉和平等(1996年)，李清富等(2005年)，尹一鳴(2008年)，陳春明(2013年)，姜伏偉(2015年)等改造設計了實驗裝置。(2)為軟壁式滲透儀(三軸式)這類滲透儀采用了壓力裝置，但操作復雜，且配備兩套壓力裝置，只能實現垂直方向的滲透破壞，研究者對此實驗也進行了改進，例如雷紅軍等(2011)年。綜上所述，雖然對實驗裝置進行了改進，但對于研究高承壓水致黏土滲透破壞還有以下不足之處：1) 實驗所用試樣體積較小，不能反映滲透破壞過程；2)不能模擬水位大幅度變化時黏性土破壞過程，裝置復雜且對黏土試樣側壁滲漏處理不足；3)數據收集不夠簡便；4)造價高昂。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種模擬結構較簡單、操作方便且能夠開展大體積黏土試樣在高承壓水頭條件下的滲透破壞實驗的滲透破壞裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型采取的技術方案是：一種模擬高承壓水下大體積黏土試樣的滲透破壞裝置，其關鍵技術在于：其包括高壓供給系統、數據收集處理系統、大試樣裝置、水力梯度和固結壓力提供裝置；

所述高壓供給系統包括水泵數顯開關、水壓增壓泵、止回閥和水罐以及位于水罐內的橡膠活塞和位于水罐上的進水閥門以及具有壓力傳感器的水壓表；

所述的數據收集處理系統包括電腦、水泵數顯開關、水泵數顯開關、帶有壓力傳感器的水壓表、帶有壓力傳感器的水壓表、位移傳感器、位移傳感器以及孔隙水壓力傳感器；

所述的大試樣裝置包括帶有網狀支架和固定孔的底座、試樣罐以及位于試樣罐內的試樣、反濾層、工字型橡膠架、空腔，所述的試樣包括表層的白膏泥外層以及底部扎孔，所述的工字型橡膠架包括底部均勻的小孔、進水閥門、位移傳感器以及排氣閥，所述的空腔包括進水閥門；

所述的壓力梯度和固結壓力提供裝置包括水泵數顯開關、水壓增壓泵、止回閥以及水罐，所述的水罐包括水罐內的活塞、水罐上的進水閥門以及帶有壓力傳感器的水壓表，所述的活塞外接位移傳感器。

優選的，所述的水罐為不銹鋼空心圓柱體，所述的試樣罐為不銹鋼空心圓柱體。

優選的，所述的試樣的外層由白膏泥包裹，底部有扎孔，所述的活塞外層都涂抹凡士林。

優選的，所述的高壓供給系統以及壓力梯度和固結壓力提供裝置的壓力源為水壓供壓。

優選的，所述的大試樣裝置試樣罐直徑×高×壁厚＝300mm×500mm×5mm，所述反濾層直徑×高＝300mm×20mm，所述試樣直徑×高＝300mm×150mm。所述尺寸可由實驗需要，自行設定。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本實用新型將高壓供給系統、大試樣裝置、數據收集處理以及壓力梯度和固結壓力提供裝置巧妙的結合，能夠開展高承壓水下的黏性土層滲透破壞過程研究，操作簡單、經濟實用、整體結構簡單。該裝置將達到如下的技術效果：①通過兩組水壓增壓泵、水泵數顯開關、水罐可以研究高承壓水頭條件下黏土滲透破壞的研究；②通過大試樣裝置，可以研究大體積黏土試樣的滲透破壞以及滲流系數等；③通過對試樣包裹白膏泥，可以有效的解決滲透試驗側壁漏水的影響；④通過壓力梯度和固結壓力提供裝置以及孔隙水壓力傳感器，可以進行黏土固結研究；⑤電腦、水壓表、壓力傳感器、水泵數顯開關等儀器，可以保證恒壓下研究黏土滲透破壞問題。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是大試樣裝置示意圖；