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原文传递多层可拆卸制样取样的双向土体渗流试验装置及测试方法

专利名称：	多层可拆卸制样取样的双向土体渗流试验装置及测试方法
摘要：	本发明提供了一种多层可拆卸制样取样的双向土体渗流试验装置，包括渗流模型箱、渗流试验加载装置、渗流试验传感监测系统和渗流试验控制系统，所述渗流试验控制系统分别与所述渗流试验加载装置、渗流试验传感监测系统连接，所述渗流试验加载装置、渗流试验传感监测系统分别与所述渗流模型箱连接。本发明还提供了一种根据多层可拆卸制样取样的双向土体渗流试验装置的测试方法。本发明的有益效果是：具有可拆卸的，灵活的，方便的等优点，而且采用多层可拆卸制样取样和双向土体渗流加载试，克服了传统的土体渗流试验方法中土体均匀单一，加载量程较小，模拟渗流工况单一，以及无法研究渗流土体原状结构特点等问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	哈尔滨工业大学(深圳)
发明人：	张兴杰;张俊;罗武章;陆钊;徐涛;李锦辉
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910238570.7
公开号：	CN110018097A
代理机构：	深圳市添源知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	罗志伟
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	518000 广东省深圳市南山区桃源街道深圳大学城哈尔滨工业大学校区
主权项：	1.一种多层可拆卸制样取样的双向土体渗流试验装置，其特征在于：包括渗流模型箱、渗流试验加载装置、渗流试验传感监测系统和渗流试验控制系统，所述渗流试验控制系统分别与所述渗流试验加载装置、渗流试验传感监测系统连接，所述渗流试验加载装置、渗流试验传感监测系统分别与所述渗流模型箱连接，设定从所述渗流模型箱的顶部向底部渗流为正向渗流，从所述渗流模型箱的底部向顶部渗流为反向渗流，所述渗流试验加载装置包括正向渗流加载装置和反向渗流加载装置，所述渗流模型箱包括至少两个上下层叠设置的箱室，所述上下相邻的箱室之间为可拆卸可装配连接，所述正向渗流加载装置与位于所述渗流模型箱顶部的箱室连接，所述反向渗流加载装置与位于所述渗流模型箱底部的箱室连接。 2.根据权利要求1所述的多层可拆卸制样取样的双向土体渗流试验装置，其特征在于：所述渗流模型箱包括多个可拆卸可装配并且密封连接的箱室，从上至下分别为空气压力室、液体存储室、多层土体存储室和渗出液体控制腔体，所述渗流试验加载装置还包括正向渗流的气压加载装置，所述正向渗流的气压加载装置与所述空气压力室连接，所述正向渗流加载装置与所述液体存储室连接，所述反向渗流加载装置与所述渗出液体控制腔体连接。 3.根据权利要求2所述的多层可拆卸制样取样的双向土体渗流试验装置，其特征在于：所述正向渗流加载装置包括第一压力体积控制器和第一水槽，所述第一压力体积控制器与所述第一水槽连接，所述第一水槽与所述液体存储室连接；所述反向渗流加载装置包括第二压力体积控制器和第二水槽，所述第二压力体积控制器与所述第二水槽连接，所述第二水槽与所述渗出液体控制腔体连接；所述正向渗流的气压加载装置包括第三压力体积控制器和气压源，所述第三压力体积控制器与所述气压源连接，所述气压源与所述空气压力室连接，所述第一压力体积控制器、第二压力体积控制器、第三压力体积控制器分别与所述渗流试验控制系统连接。 4.根据权利要求2所述的多层可拆卸制样取样的双向土体渗流试验装置，其特征在于：所述渗流试验传感监测系统包括传感器单元，每一层的所述土体存储室上均设有所述传感器单元，所述传感器单元与所述渗流试验控制系统连接。 5.根据权利要求4所述的多层可拆卸制样取样的双向土体渗流试验装置，其特征在于：所述传感器单元包括土压力计、气隙水压力计和气压力计，所述土压力计、气隙水压力计和气压力计分别与所述渗流试验控制系统连接。 6.根据权利要求2所述的多层可拆卸制样取样的双向土体渗流试验装置，其特征在于：所述渗流试验传感监测系统包括排水容器和水量称量装置，所述排水容器与所述渗出液体控制腔体连接，所述排水容器设置在所述水量称量装置上，所述水量称量装置与所述渗流试验控制系统连接。 7.根据权利要求2所述的多层可拆卸制样取样的双向土体渗流试验装置，其特征在于：最上层的所述空气压力室的上部连接有密封顶盖，最下层的所述渗出液体控制腔体连接有底部固定支座，上下相邻的箱室之间为螺纹连接，上下相邻的箱室之间设有密封橡胶圈，所述箱室为圆筒状。 8.一种根据权利要求1至7中任一项所述多层可拆卸制样取样的双向土体渗流试验装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，分层制备渗透用的土样，组装渗流模型箱；步骤二，在渗流模型箱的侧壁上安装和调试渗流试验传感监测系统；步骤三，安装和设置渗流试验加载装置，进行调试和测试；步骤四，打开渗流试验加载装置，开始渗透试验，并实时监测渗流试验传感监测系统的信号变化，完成测试。 9.根据权利要求8所述的多层可拆卸制样取样的双向土体渗流试验装置的测试方法，其特征在于，步骤一包括以下子步骤： A、根据研究目的和实验要求，设计包含了三层的渗流测试土样，采用三层土体存储室，确认每层土体存储室内土层包括物理力学特性、密度、压实度、弹性模量在内的制备试验要求； B、根据设定的两层低透水特性中夹含一层高透水特性的土层要求，分别完成每个分层的土体存储室内的土样制备，每个分层的土体存储室土样中各埋置1组土压力盒和孔隙水压力计，用于测量和记录渗流过程中流体与土颗粒相互作用的压力变化规律； C、试验用单层的箱室均为等直径和高度的圆筒状有机玻璃板，每一层圆筒状有机玻璃板都印刻有顶部的凸起外旋螺纹和底部的内凹内旋螺纹，将每一层的箱室的顶部凸起外旋螺纹与紧邻的上层模箱室的底部内凹内旋螺纹对准并旋紧，将每一层的箱室的底部内凹内旋螺纹与紧邻的下层箱室的顶部凸起外旋螺纹对准并旋紧，依次旋紧并最终形成一个完整密封的渗流模型箱； D、将实心的底部固定支座平方于地面上，将上述已安装完成的渗流模型箱对齐于底部固定支座并旋紧，将有内凹内旋螺纹的顶盖对齐于上述已安装完成的渗流模型箱并旋紧；其中，在渗流模型箱的组装过程中，为了保证每层箱室安装后均具有完整密封的气密性和水密性，在每层箱室的顶部的凸起外旋螺纹和底部的内凹内旋螺纹都均匀涂抹凡士林，并在每层箱室顶部的凸起外旋螺纹外部套一层密封橡胶圈。 10.根据权利要求8所述的多层可拆卸制样取样的双向土体渗流试验装置的测试方法，其特征在于：在步骤四中，先设置正向渗流的气压加载装置的压力加载路径，通过正向渗流的气压加载装置将空气压力室中的气体压力调整到预定值，然后设置正向渗流加载装置的加载路径，同时，设置反向渗流加载装置的加载路径，使正向渗流气压和水压的总压力大于反向渗流水压的压力，产生正向渗流，控制渗出液体控制腔体中的水压，通过正向渗流加载装置向液体存储室中注入液体并开始渗流试验，渗流试验传感监测系统采集渗透土样侧壁的压力传感器读数，包括气压力，水压力和土压力，并使用水量称量装置称量渗出液体控制腔体流出的液体质量，实时记录渗流量的快慢。
所属类别：	发明专利