防滲牆滲透性測試儀的製作方法

2023-07-14 15:32:46 3

專利名稱：防滲牆滲透性測試儀的製作方法
技術領域：
本發明屬於巖土工程試驗設備技術領域，具體涉及ー種防滲牆滲透性測試儀。
背景技術：
在大壩工程建設中，針對透水地基常需要在地層中開挖深槽以便澆注混凝土防滲牆。隨著我國基礎設施工程建設規模的擴大及功能的擴展，防 滲牆槽孔開挖的深度越來越大，所處的地層條件也越來越複雜。防滲牆是保證水利樞紐大壩正常運行的關鍵工程，尤其在深厚覆蓋層中，牆體的受カ狀態更為複雜，對防滲牆抗滲性能的要求也更高。針對滲透特性的研究是考慮到我國目前覆蓋層地基工程的需要以及防滲技術發展的要求，對覆蓋層地基的滲透機理、防滲原理、防滲方案及結構形式等進行理論和試驗研究已經成為重要的技術課題。在複雜地層中，如何確保開挖深槽的工程質量並保證工程的順利進行，日益受到技術人員的重視，提高防滲牆的成槽質量，其關鍵的ー個環節就是保證槽壁面的穩定，現階段主要利用泥漿護壁技術來達到這一目的。泥漿在地層中滲透的過程中，有可能會在槽壁面上形成泥皮，但由於地下條件的複雜性以及地下施工的隱蔽性，人們很難對地下的情況有詳細的了解，特別是很難對泥漿護壁過程中泥漿的滲透情況進行透徹的分析，對於泥皮在阻止孔、槽壁面上的土顆粒的脫落乃至槽孔的整體穩定等方面所起作用認識不明確，對於護壁機理缺乏的深刻了解。在防滲牆上、下遊槽壁面上形成泥皮的情況下，怎樣評價在複雜受カ條件下泥皮的抗滲性能，尤其是在混凝土防滲牆局部存在缺陷的條件下，泥皮和混凝土防滲牆的整體防滲效果如何，這些問題都有待進ー步的研究。因此，人們尚不能對工程中出現的諸多問題進行合理的預判並採取及時有效的解決措施，實際施工過程中塌孔、滲漏事件層出不窮，已經嚴重地影響到工程的正常進行。雖然人們對工程中出現的事件進行了適當的處理，但處理方法還主要是依據技術人員的工程經驗，缺乏充分的理論依據作為指導，因此，有必要通過試驗來掲示泥漿在地層中的滲透機理，認清泥皮的形成過程，並分析泥皮的抗滲性能，為泥漿護壁措施、槽壁穩定分析及防滲牆和泥皮的防滲效果評價提供理論依據。

發明內容
本發明的目的是提供ー種防滲牆滲透性測試儀，能夠用於模擬在泥漿護壁過程中泥漿在地層中滲透情況，用以分析在防滲牆的上、下遊側槽壁面上形成泥皮條件下，防滲牆和泥皮的整體防滲效果，特別是對防滲牆存在缺陷情況下泥皮的抗滲性能進行測試和分析。本發明所採用的技術方案是，一種防滲牆滲透性測試儀，其特徵在於，包括兩個蓄水容器，兩個蓄水容器的上方均設置有豎直方向的水管，兩個蓄水容器和對應的水管之間均設置有水管控制閥門，各水管頂部均設置有水管氣壓閥；兩個蓄水容器的一端均對應通過各自的進水閥門與外部水源相連接，兩個蓄水容器的另一端均連接有試樣容器，對應的蓄水容器和試樣容器之間均依次設置有篩網和多孔板；還包括泥漿容器和混凝土試塊容器，在泥漿滲透測試工作狀態時，泥漿容器連接在兩個試樣容器之間，在泥漿容器和兩個試樣容器之間均設置有篩網，泥漿容器的上方設置有豎直方向的泥漿管，泥漿容器和泥漿管之間設置有注泥漿液閥門，泥漿管的頂部設置有泥漿管氣壓閥)；在泥皮滲水測試工作狀態時，混凝土試塊容器連接在兩個試樣容器之間。泥漿容器為泥漿盒，泥漿盒由ー個泥漿盒頂板、兩個泥漿盒側板和ー個泥漿盒底板組成，其中，泥漿盒底板和兩個泥漿盒側板焊接連接，泥漿盒頂板和泥漿盒底板通過多個縱向固定螺栓固定連接；泥漿盒頂板上開有泥漿盒注漿孔，泥漿管通過泥漿盒注漿孔連接在泥漿盒上。
混凝土試塊容器為混凝土試塊箱，混凝土試塊箱包括ー個混凝土試塊箱頂板、兩個混凝土試塊箱側板以及ー個混凝土試塊箱底板，混凝土試塊箱底板的底部連接有U形混凝土試塊箱底座，混凝土試塊箱底座的兩側向上延伸至兩個混凝土試塊箱側板的兩側，兩個混凝土試塊箱側板通過水平固定螺栓與混凝土試塊箱底座固定連接，混凝土試塊箱頂板和混凝土試塊箱底板通過多個縱向固定螺栓固定連接。各試樣容器為中空長方體形狀的試樣管。兩個試樣容器和泥漿容器之間設置有橡膠墊。兩個試樣容器和混凝土試塊容器之間設置有橡膠墊。本發明防滲牆滲透性測試儀的有益效果是能夠真實模擬泥漿在地層土體中的滲透及泥皮形成的過程，利用試驗的方法準確地測試泥漿護壁過程中，泥漿在土體中的滲透情況，分析在防滲牆上、下遊側槽壁面上泥皮形成後，泥皮及防滲牆的抗滲性能。利用本發明在進行試驗過程中，通過改變試樣土體的顆粒級配、粒徑大小以及孔隙特徵來模擬不同的地層條件；通過改變試樣土體兩側的壓カ差來模擬泥漿在不同開挖深度處地層中不同的滲透壓力；通過改變泥漿的粘度、含沙量等來模擬不同性質的護壁泥漿，分析在以上不同情況下泥漿在地層中的滲透過程、滲透特性和泥皮形成的條件，在形成泥皮的情況下，測試泥皮和混凝土防滲牆的抗滲性能，特別是當混凝土防滲牆存在缺陷的情況下泥皮的抗滲特性。


圖I是本發明防滲牆滲透性測試儀在泥漿滲透測試工作狀態的結構示意圖；圖2是本發明防滲牆滲透性測試儀在泥皮滲水測試工作狀態的結構示意圖；圖3是本發明中泥漿盒的結構示意圖；圖4是本發明中泥漿盒的橫截面圖；圖5是本發明中混凝土試塊箱的結構示意圖；圖6是本發明中混凝土試塊箱的橫截面圖；圖7是本發明中試樣管的結構示意圖；圖8是本發明在泥皮滲水測試工作狀態使用的混凝土試塊預製模的結構示意圖。圖中，I.水管，2.泥漿管，3.試樣管，4.泥漿盒，5.泥漿盒頂板，6.泥漿盒側板，
7.泥漿盒底板，8.縱向固定螺栓，9.泥漿盒注漿孔，10.蓄水箱，11.篩網，12.多孔板，13.進水閥門，14.水管控制閥門，15.注泥漿液閥門，16.水管氣壓閥，17.泥漿管氣壓閥，
18.連接螺栓，19.混凝土試塊箱，20.混凝土試塊箱頂板，21.混凝土試塊箱側板，22.混凝土試塊箱底板，23.混凝土試塊箱底座，24.水平固定螺栓，25.橡膠墊，26.連接螺栓接ロ，
27.混凝土試塊，28.粗粒土試樣，29.混凝土試塊預製模。
具體實施例方式如圖I和圖2所示，本發明防滲牆滲透性測試儀，包括兩個蓄水容器，兩個蓄水容器的上方均設置有豎直方向的水管1，兩個蓄水容器和對應的水管I之間均設置有水管控制閥門14，各水管I頂部均設置有水管氣壓閥16。兩個蓄水容器的一端均對應通過各自的進水閥門13與外部水源相連接，兩個蓄水容器的另一端均通過連接螺栓18連接有試樣容 器，對應的蓄水容器和試樣容器之間均依次設置有篩網11和多孔板12。篩網11防止試樣管3內試樣向外掉落，多孔板12既可以保證篩網11在滲透作用下不發生較大的變形，又不會影響滲透過程。還包括泥漿容器和混凝土試塊容器。在泥漿滲透測試工作狀態時，泥漿容器通過連接螺栓18連接在兩個試樣容器之間。此時，兩個試樣容器和泥漿容器之間設置有橡膠墊
25。在泥漿容器和兩個試樣容器之間均設置有篩網11，篩網11防止試樣管3內試樣向外掉落。泥漿容器的上方設置有豎直方向的泥漿管2，泥漿容器和泥漿管2之間設置有控制注漿的注泥漿液閥門15，泥漿管2的頂部設置有泥漿管氣壓閥17。在泥皮滲水測試工作狀態吋，混凝土試塊容器通過連接螺栓18連接在兩個試樣容器之間，兩個試樣容器和混凝土試塊容器之間設置有橡膠墊25。橡膠墊25用於確保兩個試樣容器與泥漿容器或混凝土試塊容器之間連接緊密，防止透水透氣。各試樣容器為中空長方體形狀的試樣管3。各蓄水容器為蓄水箱10。如圖3和圖4所示，泥漿容器為泥漿盒4，泥漿盒4由一個泥漿盒頂板5、兩個泥漿盒側板6和一個泥漿盒底板7組成。泥漿盒底板7和兩個泥漿盒側板6焊接連接，泥漿盒頂板5和泥漿盒底板7通過多個縱向固定螺栓8固定連接。相接觸的泥漿盒頂板5、泥漿盒側板6和泥漿盒底板7之間均設置橡膠墊25，防止泥漿盒4有漏水漏氣的情況發生。泥漿盒頂板5上開有泥漿盒注漿孔9，泥漿管2通過泥漿盒注漿孔9連接在泥漿盒4上。在泥漿盒頂板5、泥漿盒側板6和泥漿盒底板7的邊緣設置有多個連接螺栓接ロ 26，連接螺栓18通過連接螺栓接ロ 26將泥漿盒4與兩個試樣管3對應固定連接。如圖5和圖6所示，混凝土試塊容器為混凝土試塊箱19，混凝土試塊箱19包括一個混凝土試塊箱頂板20、兩個混凝土試塊箱側板21以及ー個混凝土試塊箱底板22。混凝土試塊箱底板22的底部連接有U形混凝土試塊箱底座23，混凝土試塊箱底座23的兩側向上延伸至兩個混凝土試塊箱側板21的兩側，兩個混凝土試塊箱側板21通過水平固定螺栓24與混凝土試塊箱底座23固定連接並將混凝土試塊箱19內部的混凝土試塊27在水平方向上固定擠緊。混凝土試塊箱頂板20和混凝土試塊箱底板22通過多個縱向固定螺栓8固定連接並將混凝土試塊箱19內部的混凝土試塊27在豎直方向上固定擠緊。在混凝土試塊箱頂板20和混凝土試塊箱側板21之間、混凝土試塊箱底板22和混凝土試塊箱側板21之間均設置有橡膠墊25，以確保連接緊密，避免漏水漏氣。在混凝土試塊箱頂板20、混凝土試塊箱側板21以及混凝土試塊箱底板22的邊緣設置有多個連接螺栓接ロ 26，多個連接螺栓18對應通過連接螺栓接ロ 26將混凝土試塊箱19與兩個試樣管3分別固定連接。本發明防滲牆滲透性測試儀的試驗步驟包括依次進行泥漿滲透測試和泥皮滲水測試。具體步驟為步驟一、泥漿滲透測試時裝置的組裝及裝樣分別將兩個蓄水箱10與兩個水管I連接，將兩個試樣管3分別與兩個蓄水箱10相連接，其中，多孔板12固定在試樣管3與蓄水箱10相連接的ー側，篩網11在多孔板12的外側。如圖7所示，向試樣管3內裝樣，將一定孔隙比和級配的砂礫石料作為粗粒土試樣28均勻地裝入試樣管3中。裝樣完成後，在兩個試樣管3之間連接組裝好的泥漿盒4，並在泥漿盒4和兩個試樣管3之間均設置有篩網11。將泥漿管2通過泥漿盒頂板5上的泥漿盒注漿孔9與泥漿盒4連接。步驟ニ、試樣浸水並抽氣飽和關閉水管氣壓閥16，打開與外部水源連通的進水閥門13，試樣進水的過程一定要慢，讓試樣中的空氣有足夠的時間排出。試樣完全浸水後，關閉進水閥門13、注泥漿液閥門
15和水管氣壓閥16，並讓泥漿管氣壓閥17與真空泵連接，進行抽氣飽和。在試樣裝好飽和後將水排盡，用外部注漿管連接注泥漿液閥門15，泥漿管氣壓閥17連接真空泵，讓大氣把泥漿通過注泥漿液閥門15壓入泥漿管2和泥漿盒4中，同時放掉水管I中的水至試驗所需高度。步驟三、泥漿滲透試驗試驗開始前，先往試樣兩邊施加相同的氣壓，穩定一段時間後記錄下此時水管I與泥漿管2內液體的高度，然後通過泥漿管氣壓閥17増大泥漿管2內的氣壓。由於泥漿管2內壓カ的増大，泥漿管2和泥漿盒4內的泥漿在壓力作用下通過兩偵彳試樣管3中的粗粒土試樣28向水側發生滲透。步驟四、讀數讀數工作主要包括觀察和記錄兩部分內容按一定的時間間隔記錄水管I、泥漿管2內水柱和泥漿的高度變化，通過水管I和泥漿管2上的刻度讀出；按一定的時間間隔記錄泥漿在試樣管3內的滲透距離，通過試樣管3中的刻度尺讀出。步驟五、泥皮滲水測試時裝置的組裝及裝樣關閉兩個水管控制閥門14，拆下泥漿盒4與兩側試樣管之間的連接螺栓18，移去泥漿盒4及其上部的泥漿管2。將預製成型的混凝土試塊27放置到混凝土試塊箱底板22上，通過多個縱向固定螺栓8和水平固定螺栓24將混凝土試塊箱19的各部分壓緊固定，以完成混凝土試塊箱19的組裝和裝樣。如圖8所示，混凝土試塊27是通過混凝土預製模29預製成型的。混凝土預製模29為金屬材質，內部尺寸與混凝土試塊箱19的內部尺寸保持一致，以確保預製得到的混凝土試塊27放置於混凝土試塊箱19內時，混凝土試塊27與混凝土試塊箱19的內壁緊密接觸，進而保證混凝土試塊27能與在泥漿滲透試驗中形成於試樣管3 —側的泥皮緊密接觸。預製的混凝土試塊27允許存在一定缺陷，以模擬混凝土防滲牆在澆築過程中及工作狀態下存在缺陷的情況。連接混凝土試塊箱19和兩個試樣管3，並在混凝土試塊箱19和兩個試樣管3之間、設置橡膠墊25。通過調整兩個水管I中液體的高度，並在兩側的水管I中施加壓カ以模擬防滲牆上、下遊側的壓力水頭，打開儀器兩側水管控制閥門14。步驟六、讀數泥皮滲水測試的讀數工作主要是按一定的時間間隔記錄儀器兩側水管I內水柱的高度變化，通過水管I上的刻度讀出。通過水管I內水柱的高度變化可以得知在兩側壓力水頭差的作用下，水通過混凝土試樣27及試樣兩側泥皮的滲透量隨時間的變化情況。步驟七、拆樣試驗結束後，拆樣前應先關閉儀器兩側的水管控制閥門14，通過進水閥門13將 蓄水箱10內的水排出，然後鬆開各個部分的連接螺栓18，進行試樣管3的清理和其餘組成部分的拆卸。本發明能夠真實的模擬在泥漿護壁過程中，泥漿在地層中的滲透過程，並探究泥漿滲透在防滲牆的上、下遊側槽壁面上形成泥皮的條件下，防滲牆和泥皮的防滲效果，特別是對防滲牆存在缺陷的情況下泥皮的抗滲性能進行分析。利用試驗的方法對泥漿的滲透特性、滲透機理及泥皮的抗滲性能做進ー步的探討，獲取更為深入的認識。
權利要求
1.一種防滲牆滲透性測試儀，其特徵在於，包括兩個蓄水容器，所述兩個蓄水容器的上方均設置有豎直方向的水管(I)，所述兩個蓄水容器和對應的水管(I)之間均設置有水管控制閥門(14)，所述各水管(I)頂部均設置有水管氣壓閥(16);所述兩個蓄水容器的一端均對應通過各自的進水閥門(13)與外部水源相連接，所述兩個蓄水容器的另一端均連接有試樣容器，所述對應的蓄水容器和試樣容器之間均依次設置有篩網(11)和多孔板(12)； 還包括泥漿容器和混凝土試塊容器，在泥漿滲透測試工作狀態時，所述泥漿容器連接在兩個試樣容器之間，在所述泥漿容器和兩個試樣容器之間均設置有篩網(11)，所述泥漿容器的上方設置有豎直方向的泥漿管(2)，所述泥漿容器和泥漿管(2)之間設置有注泥漿液閥門(15)，所述泥漿管(2)的頂部設置有泥漿管氣壓閥(17);在泥皮滲水測試工作狀態時，所述混凝土試塊容器連接在兩個試樣容器之間。
2.按照權利要求I所述的防滲牆滲透性測試儀，其特徵在於，所述泥漿容器為泥漿盒(4)，所述泥漿盒(4)由一個泥漿盒頂板(5)、兩個泥漿盒側板(6)和一個泥漿盒底板(7)組成，其中，所述泥漿盒底板(7)和兩個泥漿盒側板(6)焊接連接，所述泥漿盒頂板(5)和泥漿盒底板(7)通過多個縱向固定螺栓(8)固定連接；所述泥漿盒頂板(5)上開有泥漿盒注漿孔(9)，所述泥漿管(2)通過泥漿盒注漿孔(9)連接在泥漿盒(4)上。
3.按照權利要求I所述的防滲牆滲透性測試儀，其特徵在於，所述混凝土試塊容器為混凝土試塊箱(19)，所述混凝土試塊箱(19)包括ー個混凝土試塊箱頂板(20)、兩個混凝土試塊箱側板(21)以及ー個混凝土試塊箱底板(22)，所述混凝土試塊箱底板(22)的底部連接有U形混凝土試塊箱底座(23)，所述混凝土試塊箱底座(23)的兩側向上延伸至兩個混凝土試塊箱側板(21)的兩側，所述兩個混凝土試塊箱側板(21)通過水平固定螺栓(24)與混凝土試塊箱底座(23)固定連接，所述混凝土試塊箱頂板(20)和混凝土試塊箱底板(22)通過多個縱向固定螺栓(8)固定連接。
4.按照權利要求I所述的防滲牆滲透性測試儀，其特徵在於，所述各試樣容器為中空長方體形狀的試樣管(3)。
5.按照權利要求I所述的防滲牆滲透性測試儀，其特徵在於，所述兩個試樣容器和泥漿容器之間設置有橡膠墊(25)。
6.按照權利要求I所述的防滲牆滲透性測試儀，其特徵在於，所述兩個試樣容器和混凝土試塊容器之間設置有橡膠墊(25)。
全文摘要
本發明公開了一種防滲牆滲透性測試儀，包括上方均設置有水管的兩個蓄水容器，蓄水容器和管之間均設置有水管控制閥門，各水管頂部均設置有水管氣壓閥；兩個蓄水容器的一端與外部水源相連接且另一端均連接有試樣容器，蓄水容器和試樣容器之間均依次設置有篩網和多孔板；在泥漿滲透測試工作狀態時，泥漿容器連接在兩個試樣容器之間，在泥漿容器和試樣容器之間均設置有篩網，泥漿容器的上方設置有泥漿管，泥漿容器和泥漿管之間設置有注泥漿液閥門，泥漿管的頂部設置有泥漿管氣壓閥；在泥皮滲水測試工作狀態時，混凝土試塊容器連接在兩個試樣容器之間。本發明能夠用於模擬在泥漿護壁過程中泥漿在地層中滲透情況。
文檔編號G01N15/08GK102645395SQ201210051679
公開日2012年8月22日 申請日期2012年3月1日 優先權日2012年3月1日
發明者楊扶銀, 楊春鳴, 邵生俊 申請人:西安理工大學