[發(fā)明專利]一種水平排水性能測試裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911354015.7
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111141652A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張素磊;鮑彤;李雪琪;管禹名;李婷囡;董超;賈佳陽;王*;管曉明;杜明慶
• 申請（專利權(quán)）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所(普通合伙) 37104
• 代理人: 白瑩;于正河

1.一種水平排水性能測試裝置，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括供水箱、攪拌機、輸水管、排水箱、污水泵、高泄水孔、低泄水孔、排水管、集水箱和土工合成材料；供水箱中設(shè)置有攪拌機，供水箱通過輸水管與排水箱連接，輸水管上設(shè)置有污水泵，排水箱的上部開設(shè)有高泄水孔和低泄水孔，排水箱的底部設(shè)置有排水管，排水管的出水口伸出排水箱，排水管的出水口下方設(shè)置有集水箱，排水管位于排水箱內(nèi)部的部分開槽，槽中嵌置有與排水箱內(nèi)壁連接的土工合成材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平排水性能測試裝置，其特征在于排水箱的長度、寬度和高度分別為500毫米、250毫米和750毫米；高泄水孔與低泄水孔之間的垂直距離為200毫米，高泄水孔與排水箱的頂部之間的垂直距離為50毫米，低泄水孔與土工合成材料的頂部之間的垂直距離為200毫米；排水管是厚度為2.5毫米的Φ30的PVC管，排水管在排水箱外部的長度為100毫米，排水管的中心與排水箱的底部之間的垂直距離為50毫米，排水管的開槽長度為205毫米；土工合成材料嵌入排水管的高度大于20毫米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的一種水平排水性能測試裝置，其特征在于測試時，包括以下步驟：

(一)試驗裁剪：將土工合成材料裁剪成寬度為200毫米或100毫米，高度為250毫米的塊狀，量測并記錄所測初始重量；

(二)試驗放置：將土工合成材料嵌入排水管的開槽處，土工合成材料的嵌入高度大于20毫米，土工合成材料的背面和兩側(cè)使用熱熔膠粘合，頂部端頭使用硅膠封閉，防止顆粒從頂部進入；

(三)砂層鋪設(shè)：在排水箱的鋪設(shè)厚度為50毫米的粗砂層對排水管進行包裹，防止土體由于滲透變形或流失而引起破壞，增加導水效果；

(四)角度調(diào)整：傾斜土工合成材料將鋪設(shè)角度調(diào)整至0°-90°，鋪設(shè)角度根據(jù)土工合成材料在隧道襯砌初期支護與二次襯砌之間的實際鋪設(shè)情況選取，隧道邊墻處的土工合成材料鋪設(shè)角度為90°，拱腰處的鋪設(shè)角度逐漸減小，拱頂處的鋪設(shè)角度近似于水平；

(五)濾料填充：在粗砂層的上方鋪設(shè)厚度為250毫米的細砂層，以50毫米一層分層填充并夯實；

(六)配置渾水溶液：選取粒徑小于1毫米的土顆粒配置含砂量為7kg/m³的渾水溶液，開啟攪拌機對渾水溶液進行攪拌，開啟污水泵抽取渾水溶液至排水箱；

(七)水頭調(diào)節(jié)：根據(jù)需要選取200毫米水頭或400毫米水頭；

(八)排水試驗：渾水溶液使細砂層和土工合成材料組成的濾料層逐漸浸水飽和，待排水管的排水量穩(wěn)定后，開始收集排水，記錄水流量和排水時間；

(九)數(shù)據(jù)計算：根據(jù)記錄的水流量和排水時間計算得到排水速率、綜合滲透系數(shù)和導排效益比：

1.使用公式計算單位時間排水量，其中，Q為單位時間排水量，Q_n為第n次總排水量，t'_n為第n次記錄結(jié)束時刻，t_n為第n次記錄開始時刻；

2.使用公式計算排水速率，其中，v為排水速率，Q為單位時間排水量，A為滲流面積，即土工合成材料與細砂層和粗砂層的接觸面積；

3.使用公式計算綜合滲透系數(shù)，其中，k_綜為綜合滲透系數(shù)，v為排水速率，i為水力梯度，L為細砂層頂部到土工合成材料中心的距離，Δh為水頭差，即水面到土工合成材料中心的距離；

4.使用公式計算導排效益比，其中，d為導排效益比，k_綜為綜合滲透系數(shù)，k_砂為通過土工試驗測得單一砂層滲透系數(shù)。