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原文传递一种排水土工格栅排水性能试验装置和测试方法

专利名称：	一种排水土工格栅排水性能试验装置和测试方法
摘要：	本发明公开了一种排水土工格栅排水性能试验装置和测试方法，这种试验装置由试验箱、竖向荷载加载系统和测试系统组成；试验箱由不锈钢框架、面板、侧板、底板和顶盖组成；竖向荷载加载系统由刚性加载板、橡胶气囊袋、导气管、气压泵和自动气压调节阀组成；测试系统由微型孔隙水压力传感器、数据采集仪和导线组成。本发明能够有效地测量各级固结压力下排水土工格栅周围土体的孔隙水压力的变化，获得相应的设计参数，为排水土工格栅的应用设计提供依据。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	湖南大学
发明人：	杜运兴;谭宇;周芬
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910081800.3
公开号：	CN109696391A
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	410082 湖南省长沙市岳麓区麓山南路1号
主权项：	1.一种排水土工格栅排水性能试验装置，其特征在于，这种装置由试验箱(1)、竖向荷载加载系统以及测试系统组成，其中竖向荷载加载系统的加载元件布置在试验箱(1)内填土层的上方，测试系统的传感器布置在试验箱(1)内的填土层中；所述试验箱(1)由不锈钢框架(2)、面板(3)、侧板(4)、底板(5)和顶盖(6)组成；底板(5)放置在不锈钢框架(2)底部的底板固定凹槽中，面板(3)和侧板(4)均沿不锈钢框架(2)边角处的(侧、面)板固定槽插入其内侧，其中侧板(4)的外侧与不锈钢框架(2)侧面的侧板支撑架内侧相接触，顶盖(6)盖在不锈钢框架(2)顶部；所述竖向荷载加载系统由刚性加载板(7)、橡胶气囊袋(8)、导气管(9)、气压泵(10)和自动气压调节阀(11)组成；刚性加载板(7)水平放置在试验箱(1)内填土层的表面，橡胶气囊袋(8)布置在刚性加载板(7)与顶盖(6)之间，其通过导气管(9)与试验箱(1)外部的气压泵(10)和自动气压调节阀(11)连接；所述测试系统由微型孔隙水压力传感器(12)、导线(13)和数据采集仪(14)组成，其分别在试验箱(1)内填土层的底面上方10～20mm、1/4高度、土工格栅上方10～20mm、3/4高度及顶面下方10～20mm平面内布置有测试点，每个平面内的中心线(沿试验箱长度方向)上布置6个测试点，并且这6个测试点分别布置在距离面板(3)0.1L、0.2L、0.3L、0.5L、0.7L和1L(L为试验箱长度)位置处；微型孔隙水压力传感器(12)布置在各测试点所在位置处，并通过导线(13)与试验箱(1)外部的数据采集仪(14)连接。 2.根据权利要求1所述的一种排水土工格栅排水性能试验装置，其特征在于，所述面板(3)由外侧挡板(3-1)、格栅固定件(3-2)和插销(3-3)组成；外侧挡板(3-1)和格栅固定件(3-2)的中部分别留有孔洞和排水口，其中格栅固定件(3-2)贴附在外侧挡板(3-1)内表面的孔洞位置处，其底面和排水口顶面分别与外侧挡板(3-1)孔洞的底面和顶面齐平，并通过插销(3-3)来固定两者的相对位置；格栅固定件(3-2)排水口的尺寸大小刚好容许排水土工格栅插入，其高度小于外侧挡板(3-1)孔洞高度的1/2。 3.根据权利要求1所述的一种排水土工格栅排水性能试验装置，其特征在于，所述顶盖(6)由顶板(6-1)和顶板支撑架(6-2)组成，顶板(6-1)的边角位置处留有缺口，顶板支撑架(6-2)使用胶黏剂粘接固定在顶板(6-1)上表面，并且通过螺栓与不锈钢框架(2)顶部的圈梁连接固定。 4.一种排水土工格栅排水性能测试方法，其特征在于其按以下步骤进行： (Ⅰ)安装试验箱 a)将底板(5)放置在不锈钢框架(2)底部的底板固定凹槽中，然后使用防水材料封堵两者之间的缝隙； b)先在面板(3)和侧板(4)的内表面每隔30～50mm(每层填土的高度)标记一条等高线，然后将两者沿着不锈钢框架(2)边角处的(侧、面)板固定槽插入不锈钢框架(2)内侧，接着使用防水材料将试验箱(1)内侧的所有缝隙封堵，最后在面板(3)和侧板(4)的内表面涂一层润滑剂； (Ⅱ)土样的制备、填充和压实 a)首先将土样压实到93％以上的压实度，接着通过真空饱和法制备相应压实度下的饱和粘性土，并测定土样饱和后的含水量ω和密度ρ； b)根据预制饱和粘性土密度ρ以及每层填土的体积V1来计算每层填土的质量M1，然后根据每层填土的质量M1将预先制备好的饱和粘性土分成多份，并使用蜡纸包好放入保湿器中； c)将预先分好的土样依次装入试验箱中，每铺一层后均用击实锤将填土顶面压实到面板(3)和侧板(4)内表面预先标记的高度处，使各层填土的湿密度、含水量和压实度保持一致； (Ⅲ)安装微型孔隙水压力传感器和土工格栅 a)当填充并压实完第一层填土后，在土层表面喷洒一层水，然后使用传感器平面位置标记装置(15)标记传感器的平面内位置，然后在预先标记的位置处进行反挖，并将微型孔隙水压力传感器(12)布置在试验箱(1)内填土层底面上方10～20mm的平面内，接着将挖出的土样回填并压实，最后将传感器的导线(13)沿着试验箱(1)的边角位置从箱顶引出； b)按照上述方式在总填土高度1/4的平面内布置传感器； c)当填土高度达到格栅固定件(3-2)排水口的底面时，首先将面板(3)的插销(3-3)拔出，然后将排水土工格栅沿着格栅固定件(3-2)的排水口插入试验箱(1)中，并水平铺设在土层表面，其一端与侧板(4)的内壁相接触，另一端则伸出排水口； d)按照上述方式依次在排水土工格栅上方10～20mm、总填土高度3/4和填土层顶面下方10～20mm的平面内布置传感器； (Ⅳ)安装竖向荷载加载系统并进行测试 a)将填土层表面压实平整，然后在填土层表面水平放置刚性加载板(7)； b)在刚性加载板(7)上表面水平放置橡胶气囊袋(8)，并将其导气管(9)沿着试验箱(1)的边角位置从箱顶引出； c)在橡胶气囊袋(8)上方盖上顶盖(6)，并将导线(13)和导管(9)从顶板(6-1)的缺口处引出，然后使用螺栓将顶盖(6)的顶板支撑架(6-2)与不锈钢框架(2)顶部的圈梁连接固定，最后使用防水材料将顶板(6-1)与不锈钢框架(2)之间的缝隙封堵； d)将所有传感器的导线(13)与试验箱(1)外部的数据采集仪(14)连接；将橡胶气囊袋(8)的导气管(9)与试验箱(1)外部的气压泵(10)和自动气压调节阀(11)连接； e)在填土层表面分级施加固结压力，并记录孔隙水压力随时间的变化，通过该实验可以测得各级固结压力作用下，排水土工格栅周围土体孔隙水压力与加载时间的关系。
所属类别：	发明专利