详情

原文传递大型原级配粗颗粒土水平渗透变形试验仪及试验方法

专利名称：	大型原级配粗颗粒土水平渗透变形试验仪及试验方法
摘要：	一种大型原级配粗颗粒土水平渗透变形试验仪,支架上设置有试验单元，支架与试验单元之间设置有支撑块，过渡槽、试验槽、集水槽连接构成试验单元，过渡槽左端依次设置有第一透水板、蓄水槽，过渡槽右端依次设置有第二透水板、试验槽、第三透水板、集水槽、侧板，试验槽上间隔设置有至少2组测压管，侧板上设置有排水管、排气管，排水管与量筒相连通，蓄水槽左端设置有进水管，进水管上设置有进水阀和压力传感器，进水管与压力罐相连通，压力罐通过管道与变频调节泵组、水槽相连通，压力传感器和变频调节泵组与PID调节器电连接；本装置及试验方法适用于测定粗粒土(粒径＞600mm的爆破石料和砂砾石料)垂直渗透变形试验。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	陕西秦海检测科技有限公司
发明人：	汤轩林;王星照;朱建秋;赵继成;陈晓静;李飞;李晓东;梁艳萍
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910428804.4
公开号：	CN110082274A
代理机构：	西安永生专利代理有限责任公司
代理人：	何彩霞
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	710068 陕西省西安市碑林区边家村水文巷1号秦海大厦2层211、212、213室
主权项：	1.一种大型原级配粗颗粒土水平渗透变形试验仪,其特征在于：支架上设置有试验单元，支架与试验单元之间设置有支撑块，过渡槽、试验槽、集水槽连接构成试验单元，过渡槽左端设置有第一透水板，第一透水板和充水槽相连接，过渡槽右端设置有第二透水板，第二透水板与试验槽左端相连接，试验槽上间隔设置有至少2组测压管，试验槽右端设置有第三透水板，第三透水板与集水槽左端相连接，集水槽右端设置有侧板，侧板上侧连通设置有排水管、下侧连通设置有排气管，排气管上设置有排气阀，排水管上设置有排水阀，排水管与量筒相连通，充水槽左端设置有进水管，进水管上设置有进水阀和压力传感器，进水管与压力罐相连通，压力罐通过管道与变频调节泵组相连通，变频调节泵组通过管道与供水箱相连通，压力传感器和变频调节泵组与PID调节器电连接。 2.根据权利要求1所述的大型原级配粗颗粒土水平渗透变形试验仪，其特征在于：所述的试验槽由至少两段槽体连接构成。 3.根据权利要求1所述的大型原级配粗颗粒土水平渗透变形试验仪，其特征在于：所述的试验槽的截面形状为U形槽结构，试验槽两端开口，开口处设置有突出的边沿，边沿上加工有安装孔，试验槽顶部设置有边沿，边沿上加工有安装孔。 4.根据权利要求3所述的大型原级配粗颗粒土水平渗透变形试验仪，其特征在于：所述的集水槽和过渡槽的结构与试验槽相同。 5.根据权利要求1所述的大型原级配粗颗粒土水平渗透变形试验仪，其特征在于：所述的试验槽侧壁上前后对称设置有至少2组测压管。 6.根据权利要求1所述的大型原级配粗颗粒土水平渗透变形试验仪，其特征在于所述的第一透水板为：透水板本体外沿上加工有安装孔，透水板本体上均布加工有透水孔，相邻两行透水孔错位排列，且相邻两列透水孔错位排列；第一透水板和第二透水板以及第三透水板的结构相同。 7.根据权利要求1所述的大型原级配粗颗粒土水平渗透变形试验仪，其特征在于所述的蓄水槽为：蓄水槽本体为中空的正四棱锥形收敛的结构，充水槽本体呈四边形的一端与第一透水板相连接，蓄水槽本体收敛端设置有进水连接管。 8.根据权利要求1所述的大型原级配粗颗粒土水平渗透变形试验仪，其特征在于所述的支架为：四根槽钢两两相互垂直连接构成支架本体，支架本体底部设置有立柱，支架本体中部设置有加固筋，支架本体顶部垂直设置有至少两排门型支撑，门型支撑的开口方向沿着试验单元的长度方向。 9.根据权利要求1～8任意一项所述的大型原级配粗颗粒土水平渗透变形试验仪的试验方法，由以下步骤组成： S1、设备调试：组装完成渗透试验仪，同时打开进水阀、排水阀，从进水管向试验槽充水，直至水从排水管溢出，观察是否渗漏，关闭排水阀，再模拟试验要求的高压水检查密封系统在试验压力下是否完好； S2、试样制备与装样：从所取风干、松散的土样中选取具有代表性试样，进行颗粒分析试验，确定并绘制试样级配曲线，按照设计干密度和试验容器有效尺寸计算所需试样总质量，分层装填试样，振动夯板人工分层夯压密实，达到要求的高度后，清理试样表面，安装顶板，通水进行试验，试验方法采用渗透水流从左向右施加压力水；试样干密度ρd和孔隙率n计算公式如下：其中：ρd-干密度，g/cm3；md-试样干质量g，A-试样面积，cm2；h-试样实际高度，cm；n-孔隙率，％；ρω-水的密度，g/cm3；Gs-土粒比重；试样干质量md计算公式如下： md＝ρd*Ah 其中：ρd干密度，g/cm3；md-试样干质量g，A-试样面积，cm2；h-试样实际高度，cm； S3、试样饱和：打开进水阀和排水阀，增加水压力，使水缓慢渗透通过试样，直至排气口和排水管有水流溢出为止，以完全排出试样中气泡； S4、渗透试验测量： a、据试样中的细粒含量，初步判断试样渗透变形的破坏形式，选择初始渗透坡降及渗透坡降递增值，渗透初始坡降为0.02～0.03，递增值应根据土样性质控制在0.05～0.08范围内； b、按步骤a规定逐级升高压力，每次升高压力后，记录渗流时间t，稳压时间不少于30min，开始测记压力管读数和量筒的读数确定渗流水量Q，每级压力下测读3次，每次测读时间隔不少于30min，同时测读水温、气温，计算各级压力下的渗透坡降i及渗透流速v 其中：i-渗透坡降，v-渗透流速，cm/s；△H-待测两测压管水头差，cm；L-待测两测压管相对应的渗径长度，cm；Q-在t时间内的渗流水量，cm3；t-渗流时间，s；计算渗透系数kT 其中：kT-水温为T℃时的渗透系数，cm/s，k20-水温为20℃时的渗透系数，cm/s； c、绘制渗透坡降i与渗流速度v关系曲线，以渗透坡降i为纵坐标，以渗流速度v为横坐标，绘制在双对数坐标上，同时绘制渗流速度v与时间关系t曲线，根据渗透坡降i与渗流速度v关系曲线的斜率开始变化，并观察到细颗粒开始跳动或被水流带出时，认为该试样达到了临界坡降,按下式计算临界坡降：式中：ik-临界坡降；i2-开始出现管涌时的坡降；i1-开始出现管涌前一级的坡降；根据渗透坡降i与渗流速度v关系曲线，随着水头逐步加大，细粒不断被冲走，渗透流量Q变大，当水头增加到试样失去抗渗强度，该坡降称为试样的破坏坡降,按下式计算破坏坡降：式中：iF-破坏坡降；i2′-破坏时的渗透坡降；i1′-破坏前一级的渗透坡降；当发生流土破坏，坡坏时的渗透坡降不易测得时，取破坏前一级的渗透坡降作为粗粒土的渗透破坏坡降； S5、试验结束后关闭进水阀，抽取试样内剩余水，观察试样变化，根据需要量测试样试验后高度，如有加荷载的试样应及时卸荷并观测回弹情况，卸下顶盖，吸取试样上余水，放尽仪器余水，拆除试样，试验结束后取出试样，对试样进行颗粒分析和密度试验。
所属类别：	发明专利