[實用新型]研究降雨入滲下非飽和土的土水特征曲線的模型實驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820561547.2
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN208255224U
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋治;簡文星;楊光輝;蔣天嬌;姚遠;黃冠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學（武漢）
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N15/08
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 龔春來

本實用新型公開了研究降雨入滲下非飽和土的土水特征曲線的模型實驗裝置，包括降雨系統(tǒng)、試樣放置系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)，所述試樣放置系統(tǒng)中放置試樣，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括傳感器和收集儀，所述試樣內(nèi)插入傳感器，所述傳感器連接收集儀，所述降雨系統(tǒng)包括支架、儲水箱和降雨箱，所述支架的一側(cè)安裝儲水箱，所述支架的另一側(cè)安裝降雨箱，所述儲水箱連通降雨箱，所述降雨箱位于試樣放置系統(tǒng)的上方。本實用新型能得到準確的土水特征曲線，了解土體的固結(jié)、強度和滲流等，可廣泛應用于降雨后可能出現(xiàn)的滑坡預測以及基坑失穩(wěn)的預測。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及非飽和土的土水特征領(lǐng)域，尤其涉及一種研究降雨入滲下非飽和土的土水特征曲線的模型實驗裝置。

背景技術(shù)

非飽和土在自然界廣泛地存在，與飽和土不同，非飽和土是一種三相土。非飽和土中不僅有固相(土粒及部分膠結(jié)物質(zhì))和液相(水和水溶液)，而且還有氣相(空氣和水汽等)存在。在路堤填筑、邊坡穩(wěn)定性分析、深基坑開挖支護等過程中，伴隨時間、氣候、地下水位的改變，非飽和土中孔隙水、氣的比例發(fā)生變化，從而使土的固結(jié)、強度和滲流等情況發(fā)生改變，導致土的性質(zhì)大為復雜化。比如，土壩工程中，堤壩運行后，水位變動會使孔隙水、氣的比例發(fā)生變化，從而使土體的固結(jié)、強度和滲流等情況都與飽和土力學理論所闡明的不同；邊坡工程中，對長時間降雨后出現(xiàn)的滑坡的機理分析以及預測預報等均應當考慮土體含水量變化的影響；深基坑的開挖支護工程中，由于開挖使得地下水位降低，基坑土體在一定范圍內(nèi)成為非飽和土，短期內(nèi)使土的抗剪強度增加，但隨著時間的增長，土中吸力又會使非飽和區(qū)域孔隙水壓力上升，強度衰減，最終導致基坑失穩(wěn)。

基質(zhì)吸力是研究非飽和土特性的一個重要參數(shù)，基質(zhì)吸力多用于描述土體雨水入滲的能力，比如大壩土體入滲、降雨入滲，其可通過土水特征曲線描述——實驗測得土中基質(zhì)吸力與土體體積含水率變化的一組數(shù)據(jù)表示，而通過非飽和土的土水特征曲線又可以進一步研究非飽和土的抗剪強度。因此，獲取非飽和土的土水特征曲線是研究非飽和土的一種重要手段。

實用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實用新型的實施例提供了一種可以控制降雨歷時及降雨量，進而有效研究不同深度土體基質(zhì)吸力與土體體積含水率變化的研究降雨入滲下非飽和土的土水特征曲線的模型實驗裝置。

本實用新型的實施例提供研究降雨入滲下非飽和土的土水特征曲線的模型實驗裝置，包括降雨系統(tǒng)、試樣放置系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)，所述試樣放置系統(tǒng)中放置試樣，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括傳感器和收集儀，所述試樣內(nèi)插入傳感器，所述傳感器連接收集儀，所述降雨系統(tǒng)包括支架、儲水箱和降雨箱，所述支架的一側(cè)安裝儲水箱，所述支架的另一側(cè)安裝降雨箱，所述降雨箱和儲水箱通過導管連通，所述導管上設(shè)有止水夾和過濾器，所述止水夾靠近儲水箱，所述過濾器靠近降雨箱，所述降雨箱位于試樣放置系統(tǒng)的上方。

進一步，所述支架包括主架、左側(cè)架和右側(cè)架，所述左側(cè)架和右側(cè)架在主架的兩側(cè)，且左側(cè)架和右側(cè)架能沿主架升降，所述左側(cè)架上固定儲水箱，所述右側(cè)架上固定降雨箱。

進一步，所述儲水箱為馬氏瓶，所述儲水箱內(nèi)插入氣管，所述降雨箱包括箱蓋和箱體，所述箱蓋設(shè)在箱體的上方，且所述箱蓋上開有氣孔，所述箱體的底部均勻開有通孔，所述通孔內(nèi)插入針頭，打開止水夾，儲水箱中的水經(jīng)過濾器過濾后進入降雨箱，并經(jīng)針頭滴入試樣中模擬降雨。

進一步，所述試樣放置系統(tǒng)包括底座、試樣放置柱和透水石，所述試樣放置柱和透水石均放置在底座上方，且透水石在試樣放置柱內(nèi)，所述底座內(nèi)開有排水通道，將試樣放置在試樣放置柱，模擬降雨入滲到試樣過程中的水透過所述透水石，進入排水通道，并從排水通道排出。

進一步，所述試樣放置柱包括兩塊拼接板，每塊拼接板的一端設(shè)拼接口，另一端設(shè)拼接縫，將拼接口卡在拼接縫內(nèi)，兩塊拼接板圍成兩端開口的圓柱，即為試樣放置柱，所述試樣放置柱的下端外側(cè)通過一加固環(huán)加固。

進一步，所述加固環(huán)包括兩個半圓環(huán)，所述半圓環(huán)的兩端有水平延伸的短鐵片，所述短鐵片上有一螺絲孔，將兩個半圓環(huán)相對的螺絲孔內(nèi)插入螺絲擰緊，進而實現(xiàn)對試樣放置柱的加固。