一種加載條件下巖土體定水頭補(bǔ)給式滲流試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】一種加載條件下巖土體定水頭補(bǔ)給式滲流試驗(yàn)裝置，其特征是該裝置包括集水瓶(2)，水箱(11)，加壓框架(14)，加壓軸(16)，第一滲流管(17)，第二滲流管(18)，滲流桶(20)和加壓杠桿(41)，集水瓶(2)通過連通管(36)與水箱(11)連接，連通管(36)兩端分別安裝有第四閥門(9)和第五閥門(10)，水箱(11)連接第一滲流管(17)，第二滲流管(18)，滲流桶(20)和位移計(jì)(35)，滲流桶(20)內(nèi)裝有試樣(37)，試樣(37)頂部安裝有頂帽(19)，試樣(37)底部安裝有透水石(21)，滲流桶(20)一側(cè)安裝有第一取樣口(23)，第二取樣口(24)，第三取樣口(25)，滲流桶(20)對稱一側(cè)安裝有第一監(jiān)測口(29)，第二監(jiān)測口(30)，第三監(jiān)測口(31)，第一監(jiān)測口(29)安裝有第九閥門(32)，加壓框架(14)通過加壓軸(16)與頂帽(19)接觸，加壓框架(14)通過固定栓(12)與水箱(11)連接，該裝置制造簡單，測量精度高，使用方便，滿足樣品加載條件下反向滲透控制要求，可以直接測定各種多孔介質(zhì)包括碎石土、砂土、粉土、粘土等的滲透規(guī)律及毛細(xì)水上升高度與速率等參數(shù)。
【專利說明】一種加載條件下巖土體定水頭補(bǔ)給式滲流試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種土工試驗(yàn)裝置，屬于土木(巖土)工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]我國地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，對人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成危害?；露嘁蚪涤昊虻叵滤簧仙龑?dǎo)致復(fù)雜的地質(zhì)體強(qiáng)度降低，甚至產(chǎn)生崩滑流，這說明了地質(zhì)體內(nèi)部滲流的危害性，尤其在有壓水頭條件下的反向滲流，目前還沒有合適的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行測量，還沒有形成統(tǒng)一的規(guī)范化操作流程。該申請就是要發(fā)明一種試驗(yàn)裝置，以適用于多種多孔介質(zhì)滲流特性的測試或毛細(xì)水上升高度與速率的測量。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明目的是提供一種加載條件下巖土體定水頭補(bǔ)給式滲流試驗(yàn)裝置，解決多孔介質(zhì)包括碎石土、砂土、粉土或粘性土的反向滲透特性與毛細(xì)水上升高度及速率等測量問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案，其特征是該裝置包括帶刻度的集水瓶2，水箱11，加壓框架14，加壓軸16，第一滲流管17，第二滲流管18，帶刻度的滲流桶20和加壓杠桿41，集水瓶2頂部安裝有瓶塞I，集水瓶2安裝有第一排氣口 3，第二排氣口 4，第三排氣口 5，第一排氣口 3安裝有第一閥門6，第二排氣口 4安裝有第二閥門7，第三排氣口 5安裝有第三閥門8，集水瓶2通過連通管36與水箱11連接，連通管36兩端分別安裝有第四閥門9和第五閥門10，用于分別控制集水瓶2與水箱11，水箱11連接帶刻度的第一滲流管17，帶刻度的第二滲流管18，滲流桶20和位移計(jì)35，滲流桶20內(nèi)裝有試樣37，試樣37頂部安裝有頂帽19，試樣37底部安裝有透水石21，透水石21上面貼有試紙，透水石21下面安裝有下底座22，下底座22為螺旋形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，滲流桶20 —側(cè)安裝有第一取樣口 23，第二取樣口 24和第三取樣口 25，分別用于取不同水頭位置處的浸濕樣品，進(jìn)行含水量測試，第一取樣口 23安裝有第六閥門26，第二取樣口 24安裝有第七閥門27，第三取樣口 25安裝有第八閥門28，滲流桶20對稱一側(cè)安裝有第一監(jiān)測口 29，第二監(jiān)測口 30和第三監(jiān)測口 31，分別用于安裝微型探頭，進(jìn)行含水量等項(xiàng)目測試，第一監(jiān)測口 29安裝有第九閥門32，第二監(jiān)測口 30安裝有第十閥門33，第三監(jiān)測口 31安裝有第十一閥門34，加壓框架14通過加壓軸16與頂帽19接觸，加壓框架14通過固定栓12與水箱11連接，加壓框架14通過轉(zhuǎn)動軸13與加壓杠桿41連接，轉(zhuǎn)動軸13連接有第一吊鉤38，加壓杠桿通過第二吊鉤39與砝碼15連接，轉(zhuǎn)動軸連接有大砝碼40。
[0005](I)采用該裝置進(jìn)行巖土體定水頭補(bǔ)給式滲流試驗(yàn)方法如下:
[0006]①將下底座22安裝于滲流桶20底部，下底座22上面安裝透水石21，透水石21上面安裝濾紙，濾紙上面安裝試樣37，打開第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34，通過第一監(jiān)測口 29，第二監(jiān)測口 30和第三監(jiān)測口 31在試樣37內(nèi)部分別安裝微型含水量探頭，關(guān)閉第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34，用于監(jiān)測試樣37不同層位含水量變化情況；
[0007]②關(guān)閉第一閥門6，第二閥門7，第三閥門8，第四閥門9，第五閥門10，按照試驗(yàn)要求的定水頭高度，調(diào)整集水瓶2與水箱11之間的高差，且保持第三排氣口 5始終高于水箱2的上表面，打開瓶塞1，注入純凈水至集水瓶2中，使集水瓶2內(nèi)水面距離集水瓶2頂面3-5cm時(shí)停止注水，預(yù)留一部分空間，塞緊瓶塞I ;
[0008]③按照試驗(yàn)要求打開第一閥門6進(jìn)行排氣排水，待第一排氣口 3沒有水流出后，關(guān)閉第一閥門6，記錄第一排氣口 3的刻度值及集水瓶2與水箱11上表面高差值，二者之和即為滲流試驗(yàn)的定水頭高度值；
[0009]④打開第四閥門9，再打開第五閥門10，水進(jìn)入水箱2，第一滲流管17與第二滲流管18水面開始上升，水通過螺旋形結(jié)構(gòu)的下底座22，進(jìn)入透水石21與濾紙后，沿試樣37上升，從水進(jìn)入第一滲流管17與第二滲流管18時(shí)，開始計(jì)時(shí)，記錄滲流鋒面沿試樣37上升停止后所用時(shí)間，記錄試樣37內(nèi)部浸濕水位刻度值，該刻度值與所用時(shí)間的比值，即為該定水頭壓力下試樣37的滲透速率；
[0010]⑤打開第六閥門26，第七閥門27和第八閥門28，分別取土樣進(jìn)行含水量測定，并與試樣37內(nèi)部微型含水量探頭獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。
[0011](2)采用該裝置進(jìn)行加載條件下巖土體定水頭補(bǔ)給式滲流試驗(yàn)方法如下:
[0012]①將下底座22安裝于滲流桶20底部，下底座22上面安裝透水石21，透水石21上面安裝濾紙，濾紙上面安裝試樣37，打開第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34，通過第一監(jiān)測口 29，第二監(jiān)測口 30和第三監(jiān)測口 31在試樣37內(nèi)部分別安裝微型含水量探頭，關(guān)閉第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34，用于監(jiān)測試樣37不同層位含水量變化情況；
[0013]②試樣37上面安裝頂帽19，頂帽19與加壓軸16接觸，按照試樣要求安裝砝碼15，為試樣37施加垂直固結(jié)壓力，待位移計(jì)35顯示值達(dá)到試驗(yàn)要求后，固結(jié)完畢；
[0014]③關(guān)閉第一閥門6，第二閥門7，第三閥門8，第四閥門9，第五閥門10，按照試驗(yàn)要求的定水頭高度，調(diào)整集水瓶2與水箱11之間的高差，且保持第三排氣口 5始終高于水箱2的上表面，打開瓶塞1，注入純凈水至集水瓶2中，使集水瓶2內(nèi)水面距離集水瓶2頂面3-5cm時(shí)停止注水，預(yù)留一部分空間，塞緊瓶塞I ;
[0015]④按照試驗(yàn)要求打開第一閥門6進(jìn)行排氣排水，待第一排氣口 3沒有水流出后，關(guān)閉第一閥門6，記錄第一排氣口 3的刻度值及集水瓶2與水箱11上表面高差值，二者之和即為滲流試驗(yàn)的定水頭高度值；
[0016]⑤打開第四閥門9，再打開第五閥門10，水進(jìn)入水箱2，第一滲流管17與第二滲流管18水面開始上升，水通過螺旋形結(jié)構(gòu)的下底座22，進(jìn)入透水石21與濾紙后，沿試樣37上升，從水進(jìn)入第一滲流管17與第二滲流管18時(shí)，開始計(jì)時(shí)，記錄滲流鋒面沿試樣37上升停止后所用時(shí)間，記錄試樣37內(nèi)部浸濕水位刻度值，該刻度值與所用時(shí)間的比值，即為一定加載條件與定水頭壓力下試樣37的滲透速率；
[0017]⑥打開第六閥門26，第七閥門27和第八閥門28，分別取土樣進(jìn)行含水量測定，并與試樣37內(nèi)部微型含水量探頭獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。
[0018]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn):
[0019]儀器制造簡單，測量精度高，使用方便，滿足樣品加載條件下反向滲透控制要求，可提供穩(wěn)定的水頭壓力，并進(jìn)行有效的補(bǔ)水控制，可直接測定各種多孔介質(zhì)包括碎石土、砂土、粉土、粘土等的滲透規(guī)律及毛細(xì)水上升高度與速率等參數(shù)。
[0020]本發(fā)明適用范圍:
[0021]可用于土木工程或地質(zhì)工程中遇到的各種多孔介質(zhì)滲透特性測量與毛細(xì)水上升高度與速率等參數(shù)的室內(nèi)或現(xiàn)場測試。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0022]圖1是一種加載條件下巖土體定水頭補(bǔ)給式滲流試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中有瓶塞1，集水瓶2，第一排氣口 3，第二排氣口 4，第三排氣口 5，第一閥門6，第二閥門7，第三閥門8，第四閥門9，第五閥門10，水箱11，固定栓12，轉(zhuǎn)動軸13，加壓框架14，砝碼15，加壓軸16，第一滲流管17，第二滲流管18，頂帽19，滲流桶20，透水石21，下底座22，第一取樣口23，第二取樣口 24，第三取樣口 25，第六閥門26，第七閥門27，第八閥門28，第一監(jiān)測口 29，第二監(jiān)測口 30，第三監(jiān)測口 31，第九閥門32，第十閥門33，第十一閥門34，連通管36，試樣37，第一吊鉤38，第二吊鉤39，大砝碼40，加壓杠桿41。
[0023]圖2是一種加載條件下巖土體定水頭補(bǔ)給式滲流試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖A-A側(cè)視圖。其中有水箱11，固定栓12，轉(zhuǎn)動軸13，加壓框架14，砝碼15，加壓軸16，位移計(jì)35。
[0024]圖3是一種加載條件下巖土體定水頭補(bǔ)給式滲流試驗(yàn)裝置中下底座22的螺旋形排水槽結(jié)構(gòu)示意圖。其中有下底座22。
【具體實(shí)施方式】:
[0025]實(shí)施例:
[0026](I)采用該裝置進(jìn)行巖土體定水頭補(bǔ)給式滲流試驗(yàn):
[0027]①將下底座22安裝于滲流桶20底部，下底座22上面安裝透水石21，透水石21上面安裝濾紙，濾紙上面安裝試樣37，打開第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34，通過第一監(jiān)測口 29，第二監(jiān)測口 30和第三監(jiān)測口 31在試樣37內(nèi)部分別安裝微型含水量探頭，關(guān)閉第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34 ；
[0028]②關(guān)閉第一閥門6，第二閥門7，第三閥門8，第四閥門9，第五閥門10，調(diào)整集水瓶2的第一排氣口 3與水箱11上表面之間的高差為100cm，打開瓶塞I，注入純凈水至集水瓶2中，使集水瓶2內(nèi)水面距離集水瓶2頂面5cm時(shí)停止注水，塞緊瓶塞I ;
[0029]③打開第一閥門6進(jìn)行排氣排水,待第一排氣口 3沒有水流出后,關(guān)閉第一閥門6,記錄滲流試驗(yàn)的定水頭高度值為IOOcm ；
[0030]④打開第四閥門9，再打開第五閥門10，水進(jìn)入水箱2，第一滲流管17與第二滲流管18水面開始上升，水通過螺旋形結(jié)構(gòu)的下底座22，進(jìn)入透水石21與濾紙后，沿試樣37上升，從水進(jìn)入第一滲流管17與第二滲流管18時(shí)，開始計(jì)時(shí)，記錄滲流鋒面沿試樣37上升停止后所用時(shí)間T，記錄試樣37內(nèi)部浸濕水位刻度值H，即定水頭IOOcm水柱壓力下的平均滲透速率為H / T，并可獲得浸濕水位刻度變化值h隨試驗(yàn)用時(shí)t的變化曲線規(guī)律；
[0031]⑤打開第六閥門26，第七閥門27和第八閥門28，分別取土樣進(jìn)行含水量測定，并與試樣37內(nèi)部微型含水量探頭獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。
[0032](2)采用該裝置進(jìn)行加載條件下巖土體定水頭補(bǔ)給式滲流試驗(yàn):[0033]①將下底座22安裝于滲流桶20底部，下底座22上面安裝透水石21，透水石21上面安裝濾紙，濾紙上面安裝試樣37，打開第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34，通過第一監(jiān)測口 29，第二監(jiān)測口 30和第三監(jiān)測口 31在試樣37內(nèi)部分別安裝微型含水量探頭，關(guān)閉第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34，試樣37上面安裝頂帽19，頂帽19與加壓軸16接觸，安裝砝碼15，為試樣37施加垂直固結(jié)壓力達(dá)到IOOkPa,待位移計(jì)35顯示值變化小于0.0lmm / min時(shí)，固結(jié)完畢；
[0034]②關(guān)閉第一閥門6，第二閥門7，第三閥門8，第四閥門9，第五閥門10，調(diào)整集水瓶2的第一排氣口 3與水箱11上表面之間的高差為100cm，打開瓶塞I，注入純凈水至集水瓶2中，使集水瓶2內(nèi)水面距離集水瓶2頂面5cm時(shí)停止注水，塞緊瓶塞I ;
[0035]③打開第一閥門6進(jìn)行排氣排水,待第一排氣口 3沒有水流出后,關(guān)閉第一閥門6,記錄滲流試驗(yàn)的定水頭高度值為IOOcm ；
[0036]④打開第四閥門9，再打開第五閥門10，水進(jìn)入水箱2，第一滲流管17與第二滲流管18水面開始上升，水通過螺旋形結(jié)構(gòu)的下底座22，進(jìn)入透水石21與濾紙后，沿試樣37上升，從水進(jìn)入第一滲流管17與第二滲流管18時(shí)，開始計(jì)時(shí)，記錄滲流鋒面沿試樣37上升停止后所用時(shí)間T，記錄試樣37內(nèi)部浸濕水位刻度值H，即定水頭IOOcm水柱壓力與IOOkPa垂直荷載固結(jié)條件下，該試樣的平均滲透速率為H/T，并可獲得浸濕水位刻度變化值h隨試驗(yàn)用時(shí)t的變化曲線規(guī)律；
[0037]⑤打開第六閥門26，第七閥門27和第八閥門28，分別取土樣進(jìn)行含水量測定，并與試樣37內(nèi)部微型含水量探頭獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。
【權(quán)利要求】
1.一種加載條件下巖土體定水頭補(bǔ)給式滲流試驗(yàn)裝置，其特征是該裝置包括集水瓶(2)，水箱(11)，加壓框架(14)，加壓軸(16)，第一滲流管(17)，第二滲流管(18)，滲流桶(20)和加壓杠桿(41)，集水瓶(2)頂部安裝有瓶塞(I)，集水瓶(2)安裝有第一排氣口(3)，第二排氣口(4)，第三排氣口(5)，第一排氣口(3)安裝有第一閥門(6)，第二排氣口(4)安裝有第二閥門(7)，第三排氣口(5)安裝有第三閥門(8)，集水瓶(2)通過連通管(36)與水箱(11)連接，連通管(36)兩端分別安裝有第四閥門(9)和第五閥門(10)，水箱(11)連接第一滲流管(17)，第二滲流管(18)，滲流桶(20)和位移計(jì)(35)，滲流桶(20)內(nèi)裝有試樣(37)，試樣(37)頂部安裝有頂帽(19)，試樣(37)底部安裝有透水石(21)，透水石(21)上面貼有試紙，透水石(21)下面安裝有下底座(22)，下底座(22)為螺旋形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，滲流桶(20)—側(cè)安裝有第一取樣口(23)，第二取樣口(24)和第三取樣口(25)，第一取樣口(23)安裝有第六閥門(26)，第二取樣口(24)安裝有第七閥門(27)，第三取樣口(25)安裝有第八閥門(28)，滲流桶(20)對稱一側(cè)安裝有第一監(jiān)測口(29)，第二監(jiān)測口(30)和第三監(jiān)測口(31)，第一監(jiān)測口(29)安裝有第九閥門(32)，第二監(jiān)測口(30)安裝有第十閥門(33)，第三監(jiān)測口 (31)安裝有第十一閥門(34)，加壓框架(14)通過加壓軸(16)與頂帽(19)接觸，加壓框架(14)通過固定栓(12)與水箱(11)連接，加壓框架(14)通過轉(zhuǎn)動軸(13)與加壓杠桿(41)連接，轉(zhuǎn)動軸(13)連接有第一吊鉤(38)，加壓杠桿通過第二吊鉤(39)與砝碼(15)連接， 轉(zhuǎn)動軸連接有大砝碼(40)。
【文檔編號】G01N15/08GK103792174SQ201410072864
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】李志清 申請人:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所