[發(fā)明專利]一種可模擬巖土體干濕循環(huán)作用的飽和滲透系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811490939.5
• 申請(qǐng)日: 2018-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN109470619B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊明輝;鄧波;付大喜;胡珍寶;王書葆;王文筱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 深圳市興科達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀;賈慶

本發(fā)明公開了一種可模擬干濕循環(huán)作用的飽和滲透系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括：無(wú)氣水制備系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、柔性壁滲透儀和干燥系統(tǒng)；無(wú)氣水制備系統(tǒng)中的無(wú)氣水管路和壓力控制系統(tǒng)中的氣壓管路通過(guò)控制閥分別接入氣/水壓轉(zhuǎn)換裝置的壓力室和彈性囊內(nèi)，壓力控制系統(tǒng)通過(guò)水壓管路與滲透壓力室相連，并通過(guò)氣/水壓轉(zhuǎn)換裝置調(diào)控進(jìn)入滲透儀壓力室的圍壓、反壓和水頭壓，滲透壓力室通過(guò)控制閥接入干燥系統(tǒng)內(nèi)。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，控制精細(xì)，測(cè)量準(zhǔn)確，實(shí)用性強(qiáng)，可為研究巖土體干濕循環(huán)滲透率提供新的技術(shù)支持，同時(shí)也可用于教學(xué)工作。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種擋土墻試驗(yàn)裝置，尤其涉及一種可模擬巖土體干濕循環(huán)作用的飽和滲透系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在巖土工程領(lǐng)域中，土體在自然狀態(tài)下由于經(jīng)受降雨、蒸發(fā)或地下水位升降作用，長(zhǎng)期處于飽和——干燥的交替循環(huán)狀態(tài)，在多次干濕循環(huán)的作用下土體的顆粒排列、孔隙特征及土的結(jié)構(gòu)性均發(fā)生了改變。由此土體的工程性質(zhì)也發(fā)生了變化，如抗剪強(qiáng)度及飽和滲透系數(shù)等。

傳統(tǒng)的室內(nèi)測(cè)量飽和滲透系數(shù)方法一般有常水頭和變水頭法，且常水頭法適用于滲透系數(shù)大的土，如砂性土，而變水頭法適用于滲透性小的土，如粘性土，但這兩種方法都是采用剛性壁試樣筒，無(wú)法解決試樣側(cè)壁滲漏的問(wèn)題。后來(lái)柔性壁滲透儀出現(xiàn)，該問(wèn)題才得以解決。但上述方法均無(wú)法直接測(cè)量干濕循環(huán)作用下的飽和滲透系數(shù)。

現(xiàn)有的干濕循環(huán)作用飽和滲透系數(shù)測(cè)試中，還需要不斷的拆裝試樣，對(duì)試樣進(jìn)行飽和或干燥處理，再重復(fù)進(jìn)行滲透系數(shù)測(cè)試，這樣難以避免人為因素對(duì)試樣的結(jié)構(gòu)性造成影響，進(jìn)而影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中，尚沒(méi)有一種簡(jiǎn)單設(shè)備能夠直接測(cè)量干濕循環(huán)過(guò)程中試樣的滲透系數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種可模擬巖土體干濕循環(huán)作用的飽和滲透系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)及方法。本發(fā)明通過(guò)磁力攪拌器可通過(guò)攪拌磁子轉(zhuǎn)動(dòng)的方式擾動(dòng)浮于水體表面的氣泡。通過(guò)試樣上下兩側(cè)的多孔板可保證其干燥和飽和均勻通過(guò)橡皮膜上貼附有土壤水分傳感器，時(shí)時(shí)監(jiān)控試樣的含水量的變化，通過(guò)氣/水壓力轉(zhuǎn)換裝置可控制滲透壓力室的圍壓和反壓，其原理簡(jiǎn)單，易于操作；鼓風(fēng)機(jī)可控制試樣干燥快慢以滿足試驗(yàn)要求，并且可進(jìn)行多次干濕循環(huán)，無(wú)需擾動(dòng)試樣。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

一種可模擬巖土體干濕循環(huán)作用的飽和滲透系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，包括:柔性壁滲透儀，柔性壁滲透儀連通有干燥系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)；壓力控制系統(tǒng)連通有無(wú)氣水制備系統(tǒng)；所述壓力控制系統(tǒng)包括空壓機(jī)9和與無(wú)氣水制備系統(tǒng)連通的第一連通管30，第一連通管30上安裝于第一控制閥4；第一連通管30分別連通第二管路31和第三管路32；所述空壓機(jī)9分別通過(guò)第一空氣調(diào)壓閥10和第一空氣調(diào)壓閥10連通第一氣/水壓轉(zhuǎn)換裝置18-a和第二氣/水壓轉(zhuǎn)換裝置18-b；第一氣/水壓轉(zhuǎn)換裝置18-a和第二氣/水壓轉(zhuǎn)換裝置18-b結(jié)構(gòu)相同，均包括氣/水壓轉(zhuǎn)換裝置壓力室18-1，氣/水壓轉(zhuǎn)換裝置壓力室18-1內(nèi)安裝有彈性囊18-2；彈性囊18-2與氣/水壓轉(zhuǎn)換裝置壓力室18-1之間為壓力腔18-7；壓力腔18-7與空壓機(jī)9連通；第二管路31上安裝有第二控制閥12和第三控制閥13；第三管路32上安裝有第四控制閥14和第五控制閥15；第二控制閥12和第三控制閥13之間的第二管路31連通第一氣/水壓轉(zhuǎn)換裝置18-a的彈性囊18-2；第四控制閥14和第五控制閥15之間的第三管路32連通第二氣/水壓轉(zhuǎn)換裝置18-b的彈性囊18-2；所述柔性壁滲透儀包括有剛性筒體，剛性筒體內(nèi)安裝有彈性壓囊，剛性筒體與彈性壓囊之間形成置水腔33；第二管路31與置水腔33連通；第三管路32與彈性壓囊連通；第一連通管30上安裝有壓力表16；彈性壓囊內(nèi)安裝有土壤水分傳感器19-11。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述為彈性壓囊橡皮膜19-8，所述剛性筒體為有機(jī)玻璃筒體19-6；彈性壓囊還連通有孔隙水壓力計(jì)19-18。