[實用新型]模擬深部含水層砂土內部細顆粒滲流侵蝕的室內試驗裝置

有效

• 申請號: 201820094877.5
• 申請日: 2018-01-20
• 公開（公告）號: CN207703853U
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 馬棟;劉志峰;齊書峰;柯信敢;張力學;吳明付;王祥;沈水龍;王澤念;袁垚;樊會超;羅太祥;趙陽;王熙朝;史超;熊濤;于連水;張志亮;滕海波;劉耀華;高策;馮旭東;朱玉糧;李杰明;蘇媛;寧興萍
• 申請（專利權）人: 中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司;中鐵十六局集團有限公司;上海交通大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本實用新型提供一種模擬深部含水層砂土內部細顆粒滲流侵蝕的室內試驗裝置，包括上游水箱、下游水箱、土體貯存系統、透水模塊、氣壓控制系統、動力加壓系統、測試監測系統，其中：上游水箱和下游水箱分別位于土體貯存系統的兩側并通過透水模塊連接；氣壓控制系統分別設置于上、下游水箱的上部，用于分別調節上、下游水箱的氣壓；動力加壓系統布置在土體貯存系統上，用于對土貯存槽中的土體施加荷載；測試監測系統安置于土貯存槽內的土體內部，用于實時監測記錄實驗數據。使用本實用新型所述裝置，能夠確定深部含水層砂土內部細顆粒發生滲流侵蝕后含水層砂土的變形規律。

技術領域

本實用新型涉及的是一種建筑工程技術領域的試驗裝置，具體是一種模擬深部含水層砂土內部細顆粒滲流侵蝕的室內試驗裝置。

背景技術

隨著我國基礎建設的不斷發展，大范圍地面沉降已經成為城市化進程中無法回避的問題。根據傳統土力學原理，水位降低引起弱透水層豎向有效應力增加而導致固結壓縮變形是地面沉降的主要原因，而含水層本身的變形較小。但是近年來上海地區的監測數據表明，含水層的變形量在總沉降量中占有較大比例，含水層砂土的變形對地面沉降的影響不可忽略，即使水位恢復，含水層砂土仍然會發生持續變形增大與變形滯后的現象。上海地區的含水層砂土中常夾有薄薄的粉質黏土類的細顆粒，開采地下水會在深部含水層砂土中形成較大的水力梯度，水力梯度作用下水的滲透將對土骨架產生拖曳力，使細顆粒在砂土粗顆粒構成的孔隙中移動，發生滲流侵蝕造成細顆粒流失，由此引起深部含水層砂土變形的增大與滯后。這種由于砂土內部滲流侵蝕對深部含水層變形的影響可通過室內試驗進行觀察分析。

經對現有的技術文獻檢索發現，中國專利ZL201110242127.0，申請日2011.08.23，記載了“一種滲流侵蝕應力耦合管涌試驗裝置”，該裝置能夠模擬滲流侵蝕應力狀態下土體的管涌發展過程。根據該專利自述，該專利能夠模擬試樣沉降與時間的關系，但是該裝置所用模型尺度較小，無法反應土體滲流侵蝕的空間狀態及其對含水層砂土變形的影響，也無法模擬深部含水層的上覆壓力。中國專利ZL201210057729.3，申請日2012.3.7，記載了一種“可以模擬土體上覆壓力的大尺度管涌試驗裝置及測試方法”。根據該專利自述，該裝置能模擬深部土層的上覆壓力，監測孔隙水壓力分布及細顆粒流失量，但難以模擬深部含水層所受到的高水力梯度，也不能反映土體滲流侵蝕的空間狀態及滲流侵蝕后含水層的變形情況。

實用新型內容

本實用新型所要解決的問題是針對現有技術中的缺陷，提供一種模擬深部含水層砂土內部細顆粒滲流侵蝕的室內試驗裝置，該裝置可以用于確定深部含水層砂土內部細顆粒發生滲流侵蝕后含水層砂土的變形規律。

本實用新型采用的技術方案具體如下：

一種模擬深部含水層砂土內部細顆粒滲流侵蝕的室內試驗裝置，包括：上游水箱、下游水箱、土體貯存系統、透水模塊、氣壓控制系統、動力加壓系統和測試監測系統；其中：

所述上游水箱和所述下游水箱用于貯存水并分別位于土體貯存系統的兩側；

所述土體貯存系統包括土貯存槽和移動式鋼制箱型蓋板，其中：土貯存槽用于盛放包括含水層砂土和隔水層黏土的土體；移動式鋼制箱型蓋板放置于土貯存槽中土體的頂部，用于試驗時承受豎向荷載；

所述透水模塊有兩組，分別安裝于上游水箱與土體貯存系統的連接處、下游水箱與土體貯存系統的連接處，用于分別保證上游水箱、下游水箱的水流通過且防止含水層砂土內部細顆粒通過；

所述氣壓控制系統有兩組，用于分別調節上游水箱中的氣壓和下游水箱中的氣壓；

所述動力加壓系統布置在土體貯存系統中的移動式鋼制箱型蓋板上，用于對土貯存槽中的土體施加荷載；

所述測試監測系統，用于實時監測和/或記錄試驗過程中土體的孔隙水壓力、土體應力、土層分層變形量和含水層砂土內部細顆粒滲流侵蝕的動態過程。