[發明專利]一種考慮振動作用的土體滲透特性試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202011204105.0
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112414916A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 倪衛達;單治鋼;陳立強;王寬君;彭鵬
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發明提供一種考慮振動作用的土體滲透特性試驗裝置及方法，將土體試樣的振動過程和滲透過程有機結合于一臺裝置內，充分還原受振動作用土體的真實賦存環境；水平布置的激振系統通過水平的激振板，可為試驗提供平行或垂直滲透方向符合要求的振動荷載；采用減震橡膠板吸收振動電機底板的振動荷載，從而有效避免試驗過程中振動荷載通過操作臺桌面傳遞至其余機構擾動其正常工作，或者反饋回激振系統干擾振動荷載的輸出；采用柔性連接管連接滲流進水管和滲流柱玻璃管，從而有效避免試驗過程中的振動荷載通過滲流管路傳遞至定水頭儲水箱，引起儲水箱內液面的激蕩，進而對試驗結果產生誤差。

技術領域

本發明屬于土工試驗技術領域，尤其是涉及一種考慮振動作用的土體滲透特性試驗裝置及方法，主要用于測試處于長期或者周期振動環境下土體滲透特性的變化規律。

背景技術

在人類工業化發展和城市化推進過程中，與工程相關的土體常處于長期或周期的振動環境中。引起土體振動的來源主要包括工程施工、設備運行、工業生產、軌道交通以及自然荷載(風、浪和地震等)等，振動環境下土體的物理性質和力學性質均會產生顯著變化。

作為土力學的分支學科，土動力學主要研究動荷載作用下土體的動變形、動強度和動力穩定性等問題。在該分支學科的試驗研究方面，針對振動作用下土體的力學性質問題，可通過各種成熟的試驗設備和方法，獲取表征土體在振動荷載作用下的變形特性和強度特性等的土動力學參數，比如：空心扭剪儀、動三軸試驗儀、共振柱試驗儀、振動臺試驗設備和離心模擬試驗設備等；但針對振動作用下土體的物理性質問題，目前的研究成果相對較少，尤其在試驗研究方面，幾乎沒有針對性的試驗設備和方法可用。

然而，工程實踐和相關研究表明：滲透特性作為土體重要的物理性質，在振動作用的影響下會發生顯著的變化，隨著受到振動的能量變化而變化。目前對于土體滲透特性的研究，主要有兩類方法：1、以解析算法為基礎的現場試驗方法，包括滲水、注水和抽水試驗等；2、以達西定律為基礎的室內試驗方法，包括定水頭和變水頭試驗等。上述兩類方法的基礎均是將土體的滲透系數假定為一個常量，其方法本身和計算結果均無法考慮振動作用對土體滲透特性的影響。

為此，亟需提供一種考慮振動作用的土體滲透特性試驗裝置及方法。

發明內容

本發明首先要解決的技術問題是提供一種考慮振動作用的土體滲透特性試驗裝置，用于開展處于長期或周期振動環境下土體滲透特性及其變化規律的研究。

為此，本發明采用以下技術方案：

一種考慮振動作用的土體滲透特性試驗裝置，其特征在于：所述考慮振動作用的土體滲透特性試驗裝置包括支撐機構、激振系統、滲透系統和測控系統，所述激振系統、所述滲透系統和所述測控系統均安裝于支撐機構上，所述激振系統采用激振設備及傳遞機構實現土體試樣的振動環境模擬，所述滲透系統通過水頭裝置及滲透管路實現土體試樣的滲透試驗，所述測控系統利用控制設備和監測元件控制振動荷載并測量滲流數據，從而實現土體試樣的振動過程、滲透過程和測試過程的有機結合。

在采用上述技術方案的同時，本發明還可以采用或者組合采用以下進一步的技術方案：

作為本發明的優選技術方案：所述支撐機構包括操作臺桌面和操作臺桌腿，所述操作臺桌腿固連于操作臺桌面下方四角；所述操作臺桌面構成整個試驗裝置的基礎，所述激振系統、滲透系統和測控系統通過操作臺桌面連成整體。