[發明專利]模擬花崗巖二元結構邊坡的滲流試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 202210046548.4
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114414455B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 王浩;李傳東;俞奎皓;許少鴻;豆紅強
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳方淮;蔡學俊

1.一種模擬花崗巖二元結構邊坡的滲流試驗裝置，其特征在于：包括頂部敞開的試驗土槽，所述試驗土槽中間設置有將其內部空間分隔成兩個試驗區的中間隔板；其中一個試驗區內底部為水泥澆筑的折線型基巖面，另一個試驗區內底部為水泥澆筑的臺階型基巖面，折線型基巖面和臺階型基巖面均帶有斜度并且兩者形成倒V形結構；兩試驗區內在基巖面上方均裝填有花崗巖風化土，花崗巖風化土上表面鋪設一層緩沖層；兩試驗區側壁上部分別設有多個進水口、下部在基巖面較低處分別設有出水口，兩試驗區在花崗巖風化土所在區域的側壁上開設有若干測壓孔；還包括位于試驗土槽前側的照相機和核素識別儀；試驗區側壁上的測壓孔沿豎向間隔排列，所述測壓孔上安裝有孔隙水壓力計，所述孔隙水壓力計與數據采集儀電性連接；出水口下方集水箱，所述集水箱上安裝有濁度儀；試驗區側壁上的進水口沿豎向間隔排列，進水口處安裝有控制水閥。

2.根據權利要求1所述的模擬花崗巖二元結構邊坡的滲流試驗裝置，其特征在于：所述試驗土槽為長方體結構并由透明有機玻璃制成，試驗土槽下方設有鋼架底座；出水口處設置有出水多孔板，出水多孔板上布設有孔徑為1mm的出水孔。

3.根據權利要求1所述的模擬花崗巖二元結構邊坡的滲流試驗裝置，其特征在于：所述中間隔板由上部的透水板和下部的隔水板組成，透水板上開設有若干直徑為2mm的透水孔，緩沖層高度不高于透水板上位置最低的透水孔高度。

4.一種模擬花崗巖二元結構邊坡的滲流試驗方法，其特征在于：采用如權利要求1所述的模擬花崗巖二元結構邊坡的滲流試驗裝置，包括以下步驟：

（1）根據試驗要求和試驗場地安裝滲流試驗裝置，按照試驗要求利用水泥在試驗區內澆筑不同形態的傾斜基巖面；

（2）將篩分之后的花崗巖風化土中粘粒摻入137Cs核素示蹤劑，并充分攪混合；按照風化土的原始顆粒級配配置試驗所需的試驗土樣，并按照一定的密實度將試驗土樣分層裝填入試驗土槽的試驗區中，在花崗巖風化土頂面鋪設一層厚度的粗顆粒土做緩沖層；

（3）將孔隙水壓力計安裝到測壓孔上，啟動并測試各測量儀器的工作狀態，調整照相機的拍攝范圍，利用核素識儀獲取試驗前137Cs核素示蹤劑的含量和空間分布狀態；

（4）打開最下方進水口的控制水閥，關閉其余控制水閥，注入滲流水，開始滲流試驗；

（5）試驗過程中，利用數據采集儀采集到的孔隙水壓力計讀數；利用照相機定時拍攝采集試驗土槽中細顆粒遷移、集聚過程；記錄每個時段集水箱累計出水量；利用濁度儀監測并記錄每個時段流失水體中粘粒的濃度；利用核素識別儀監測137Cs示蹤劑在試驗土槽的含量和空間分布形態；

（6）待滲流穩定之后，土體中的粘粒不再發生遷移運動，各項監測數據無明顯波動，關閉當前控制水閥，打開上一個進水口的控制水閥，提升入滲水頭的高度，繼續滲流試驗，并利用測量系統監測各項數據的變化；

（7）當提升至最高水頭達到滲流穩定或者在某一級水力梯度下試驗土樣的細顆粒大量流失形成明顯貫通的滲流通道或聚集在基覆界面形成軟弱薄層時，結束滲流試驗。