[發明專利]一種可模擬矩形水頭邊界作用土體的試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201810097696.2
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108387710A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 應宏偉;沈華偉;章麗莎;王迪;許鼎業;朱成偉;李哲偉;虞展望;張宇宣;陳川
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

1.一種可模擬矩形水頭邊界作用土體的試驗裝置，其特征在于，包括主體圓筒(1)、數據采集儀(2)、真空泵(3)和矩形水頭邊界控制系統(4)；

所述主體圓筒(1)包括從上至下依次連接的蓋板(1‐7)、一節頂部圓筒(1‐1)、若干節中間圓筒(1‐4)、一節底部圓筒(1‐5)和小車(1‐6)；所述頂部圓筒(1‐1)、中間圓筒(1‐4)、底部圓筒(1‐5)均由有機玻璃制成；所述頂部圓筒(1‐1)筒頂上安裝蓋板(1‐7)，蓋板(1‐7)下表面中央設有透水石(1‐7‐2)，上部裝有出水閥門(1‐7‐1)，飽和土體過程中出水閥門(1‐7‐1)與真空泵(3)相連接；試驗過程中出水閥門(1‐7‐1)保持打開以便及時排水，使得試驗土體內水位線保持恒定；

所述頂部圓筒(1‐1)、中間圓筒(1‐4)、底部圓筒(1‐5)的不同高度上安裝孔隙水壓力計固定裝置(1‐2)；所述孔隙水壓力計固定裝置(1‐2)由螺栓(1‐2‐1)、有機玻璃方頭(1‐2‐2)、孔隙水壓力計(1‐2‐3)組成；所述螺栓(1‐2‐1)和孔隙水壓力計(1‐2‐3)通過螺紋安裝在所述有機玻璃方頭(1‐2‐2)上，所述有機玻璃方頭(1‐2‐2)通過透水石和玻璃膠分別與頂部圓筒(1‐1)、中間圓筒(1‐4)、底部圓筒(1‐5)相連接；所述孔隙水壓力計(1‐2‐3)與所述數據采集儀(2)連接，采集承壓水動態水壓力變化數據；所述主體圓筒(1)相鄰的兩節圓筒中間安裝防水橡膠圈(1‐3)；

所述底部圓筒(1‐5)由有機玻璃圓筒單元(1‐5‐1)、透水石(1‐5‐2)、有機玻璃支柱(1‐5‐3)、主體圓筒第一通水閥門(1‐5‐4)、主體圓筒第二通水閥門(1‐5‐5)構成；所述有機玻璃短柱(1‐5‐3)固定在所述有機玻璃圓筒單元(1‐5‐1)的底部，所述透水石(1‐5‐2)安裝在所述有機玻璃短柱(1‐5‐3)上方；所述有機玻璃圓筒單元(1‐5‐1)底部一側安裝有主體圓筒第一通水閥門(1‐5‐4)，另一側安裝有主體圓筒第二通水閥門(1‐5‐5)；

所述矩形水頭邊界控制系統(4)由上部活動平臺(4‐1)、下部活動平臺(4‐2)、水箱(4‐3)、帶刻度支架(4‐4)與底座(4‐5)組成；所述帶刻度支架(4‐4)豎直固定在底座(4‐5)上，所述上部活動平臺(4‐1)和下部活動平臺(4‐2)分別水平可拆卸固定在帶刻度支架(4‐4)的不同高度；所述水箱(4‐3)放置在上部活動平臺(4‐1)或下部活動平臺(4‐2)上；所述水箱(4‐3)的上部和底部分別設置水箱第一通水閥門(4‐3‐2)、水箱第二通水閥門(4‐3‐3)，在第一通水閥門(4‐3‐2)、水箱第二通水閥門(4‐3‐3)之間高度設置水箱溢流閥門(4‐3‐1)；所述水箱溢流閥門(4‐3‐1)在試驗時保持打開，用來控制進水過程中水位在水箱(4‐3)內的指定位置保持不變；所述水箱第一通水閥門(4‐3‐2)引出一條管路接無氣水進口，為水箱蓄水；所述水箱第二通水閥門(4‐3‐3)與主體圓筒第二通水閥門(1‐5‐5)連通，施加矩形波動邊界水壓；將水箱(4‐3)的位置在所述上部活動平臺(4‐1)與下部活動平臺(4‐2)之間來回搬運，即可實現矩形波動水頭的模擬；調節所述上部活動平臺(4‐1)與下部活動平臺(4‐2)在所述帶刻度支架(4‐4)上的位置，與水箱在各平臺上的停留時間，即可實現矩形波參數的變化。

2.根據權利要求1所述的一種可模擬矩形水頭邊界作用土體的試驗裝置，其特征在于，所述頂部圓筒(1‐1)底部內壁有螺紋，用于與所述中間圓筒(1‐4)拼接；所述中間圓筒(1‐4)頂部和底部的內壁均含有螺紋，用于與上下兩節圓筒相連。

3.根據權利要求1所述的一種可模擬矩形水頭邊界作用土體的試驗裝置，其特征在于，所述主體圓筒(1)內的試驗土體為弱透水性土體(5)，采用無氣水飽和。

4.根據權利要求3所述的一種可模擬矩形水頭邊界作用土體的試驗裝置，其特征在于，所述弱透水性土體(5)為粉質粘土。

5.根據權利要求1所述的一種可模擬矩形水頭邊界作用土體的試驗裝置，其特征在于，所述水箱(4‐3)內的液體為無氣水(6)。