[發明專利]一種滲流作用下土體形態試驗裝置、系統及方法

有效

• 申請號: 202011304871.4
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112505296B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 劉健;解全一;李佳;劉偉;周鵬飛;常洪雷;韓勃;王劍宏
• 申請（專利權）人: 山東大學;山東高速集團有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N15/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 武博

本發明公開了一種滲流作用下土體形態試驗裝置、系統及方法，其技術方案為：包括用于填筑土體的滲流破壞室，滲流破壞室下方安裝穩流室，滲流破壞室一側安裝水槽；所述滲流破壞室側面安裝多個移動加壓模塊，移動加壓模塊能夠對滲流破壞室內部土體施加壓力。本發明能夠用于研究不同土質材料及不同結構開挖面條件下，開挖面的變形參數及滲流參數的變化規律，使用簡單，便于操作。

技術領域

本發明涉及隧道監測領域，尤其涉及一種滲流作用下土體形態試驗裝置、系統及方法。

背景技術

隨著我國經濟發展，我國基礎設施建設取得了巨大成就。地基、堤防、土壩、路基、擋土墻等土質基礎設施建造和運營過程中難免遭受滲流作用。在滲流作用下，土質基礎設施的形態將發生較大變化，一旦達到一定閾值，將嚴重影響基礎設施安全建造及運營。我國嵩山水庫、青海溝后水庫等土質基礎設施都是在滲流作用下，發生較大變形最終失事的，都給人民群眾的生命和財產安全帶來了不可估量的損失。

若能通過室內試驗的手段，獲取滲流作用下土體變形形態，在施工和運行過程中定期監測土質基礎設施變形，即可保障基礎設施安全建造和運行。但是，目前土體滲流作用試驗裝置都只是針對土體滲流破壞的水力條件，無法獲取滲流作用下土體變形形態。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種滲流作用下土體形態試驗裝置、系統及方法，能夠用于研究不同土質材料及不同結構開挖面條件下，開挖面的變形參數及滲流參數的變化規律，使用簡單，便于操作。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明的實施例提供了一種滲流作用下土體形態試驗裝置，包括用于填筑土體的滲流破壞室，滲流破壞室下方安裝穩流室，滲流破壞室一側安裝水槽；所述滲流破壞室側面安裝多個移動加壓模塊，移動加壓模塊能夠對滲流破壞室內部土體施加壓力。

作為進一步的實現方式，所述滲流破壞室為長方體結構，滲流破壞室兩側分別固定延伸板，所述延伸板與移動加壓模塊可拆卸連接。

作為進一步的實現方式，所述移動加壓模塊包括間隔布置的第一加壓板、第二加壓板，二者之間連接多個彈簧且通過螺栓連接。

作為進一步的實現方式，所述第一加壓板和第二加壓板的側面通過伸縮件相連；所述螺栓上安裝測力計，以測量被動土壓力大小。

作為進一步的實現方式，所述滲流破壞室的頂部安裝蓋板，蓋板內側設置擋板；所述擋板沿長度方向的兩側為相互對稱的弧形。

作為進一步的實現方式，所述穩流室內部通過分隔板分成兩層，穩流室上層側面設置測壓管接口，其下層側面設有進水口。

作為進一步的實現方式，所述水槽一側設有出水管接口。

第二方面，本發明實施例還提供了一種滲流作用下土體形態試驗系統，包括所述的試驗裝置，還包括：

稱量模塊，對應于出水管的出口下方，所述出水管連接出水管接口；

檢測模塊，包括用于監測土體表面變形的激光位移傳感器、用于測量土體內部變形的光柵傳感器、用于獲取圖像的數字相機。

作為進一步的實現方式，所述數字相機連接數據處理模塊，數據處理模塊內置opencv軟件。

第三方面，本發明實施例還提供了一種隧道開挖面滲流破壞試驗方法，包括所述的試驗系統，包括：

土樣制備、安裝試驗裝置；

將土樣按照原色土層與染色土層相互交替的方式在滲流破壞室內進行填筑，填筑時，取下測壓管；并在滲流破壞室內安裝光柵位移傳感器；

在土樣頂部壓入擋板，并安裝蓋板；在蓋板頂部安裝激光位移傳感器；