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原文传递大型原级配粗颗粒土垂直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垂直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垂直渗透变形试验仪,在支架上设置有底座，底座上依次设置有过渡筒、第一透水板、试验筒、集水筒、顶板，试验筒侧壁上间隔设置测压单元，测压单元与试验筒相连通，集水筒侧壁上设置有安装排水阀的排水管，排水管与量筒相连通，底座下部与进水管一端相连通，进水管上安装有进水阀，进水管另一端与压力罐相连通，压力罐与变频调节泵组相连通，压力罐与变频调节泵组之间的管道上设置有管网压力传感器，变频调节泵组与水箱相连通，管网压力传感器、变频调节泵组与PID调节器电连接；本实验装置及方法适用于测定粗粒土即粒径＞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;赵继成;易永军;陈晓静;张力;李彦玲;吕力
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：	CN201910430027.7
公开号：	CN110082275A
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垂直渗透变形试验仪,其特征在于：在支架上设置有底座，底座上设置有过渡筒，过渡筒顶部设置有第一透水板，第一透水板上设置有试验筒，试验筒侧壁上设置有测压单元和排气管，排气管上设置有排气阀，测压单元与试验筒相连通，试验筒顶部设置有集水筒，集水筒顶部设置有顶板，集水筒侧壁上设置有安装排水阀的排水管，排水管与量筒相连通，底座下部与进水管一端相连通，进水管上安装有进水阀，进水管另一端与压力罐相连通，压力罐与变频调节泵组相连通，压力罐与变频调节泵组之间的管道上设置有管网压力传感器，变频调节泵组与水箱相连通，管网压力传感器、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垂直渗透变形试验仪，其特征在于所述的底座为：底座本体下端锥形收敛，收敛端设置有与进水管相连通的进水连接管，底座本体顶部设置有第二透水板，第二透水板上加工有至少30圈透水孔，相邻两圈透水孔错位排列。 3.根据权利要求1所述的大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于：所述试验筒由至少3段筒体连接构成。 4.根据权利要求1所述的大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于所述的测压单元为：测压连接管的一端与试验筒相连通，另一端一路通过第一阀门和第三阀门与测压管相连通、另一路通过第三阀门和第二阀门与试验筒压力传感器相连接。 5.根据权利要求1所述的大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于：所述的第一透水板上加工有至少30圈透水孔，相邻两圈透水孔错位排列。 6.根据权利要求1所述的大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于所述的支架为：横截面为矩形的支架本体下部设置有至少6根竖撑，支架本体下部与竖撑连接处对应设置有斜撑，支架本体中部设置有环形支撑，环形支撑的直径与底座的直径相适应。 7.上述权利要求1～6任意一项所述的大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪的试验方法，其特征在于包括以下步骤： S1、设备调试：组装完成渗透试验仪，同时打开进水阀、排水阀，从进水管向试验筒充水，直至水从排水管和排气孔内溢出，关闭排水阀和排气阀，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：按照要求计算试样干密度ρd及孔隙率n，根据制备试样体积计算所需试样数量，分级分层配料、装样，振动夯板人工分层夯压密实，渗透试验设备分层密封连接，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下向上施加压力水；为保证试样均匀性和减少粗细颗粒的分离，每层装填试样颗粒级配应保持一致，还可酌加约为试样质量3％的水分，拌和均匀后再往试验容器内装料，采用大尺寸表面振动器进行逐层压实，使试样装填干密度符合设计干密度要求；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； S3、试样饱和：试样装好后，测量试样的实际厚度，然后采用排气水头饱和法进行饱和，使水压力水位略高于试样底面位置，再缓慢地提升水压力，随着供水压力上升，让水由仪器底部向上渗入，使试样缓慢饱和，以完全排除试样中的空气，同时随着水位上升，接通相应的测压单元，以减少试验过程中由于试验用水分离出的气泡堵塞试样孔隙，影响试验准确度，试验用水的温度不低于室温； 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0.3～0.5，递增值应根据土样性质控制在0.5～0.8范围内； b、按步骤a规定逐级升高水头，每次升高水头后，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，每级水头下测读3次，每次测读时间隔不少于30min，同时测读水温、气温，计算各级水头下的渗透坡降i及渗透流速v 其中：i-渗透坡降，v-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；i′2-破坏时的渗透坡降；i′1-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，卸除第一透水板，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