粗顆粒土滲透係數及土體滲透變形測試儀的製作方法
2023-08-04 14:05:51
專利名稱：粗顆粒土滲透係數及土體滲透變形測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測試儀器，特別涉及一種測試粗顆粒土滲透係數及滲透變形和土樣發生滲透破壞時的臨界水力梯度的儀器。
背景技術：
目前，水庫大壩中大部分都是土石壩，極容易產生裂縫、滑坡和垮壩等現象，其中大多與滲流問題有關。因此，需要對滲流進行測試，以避免上述災難性事故的發生。
在本實用新型作出之前，已有的儀器或設備常採用常水頭法或變水頭法二種方法進行測試。對砂性土通常用「70型滲透儀」採用常水頭法測定滲透係數；對粘性土通常用「南55型滲透儀」採用變水頭法測定滲透係數；對於大粒徑的粗顆粒土的滲透係數測定和滲透變形測定通常用垂直滲透變形儀測定。對粗顆粒土的滲透係數和滲透變形的測定，由於垂直滲透變形儀的上透水板沒有固定裝置固定，只能進行水平測定，只能測定豎向的滲流，即滲流方向與重力方向一致或相反，無法測定水平向的滲透係數，即滲流方向與重力方向垂直時的滲流狀態，而一般情形下，水平方向滲透係數是大於豎向滲透係數的，這就形成了一個嚴重缺陷；另外，由於此儀器試樣筒缺乏密封裝置，只能採用熱水飽和法飽和，不能採用抽氣飽和法飽和，所以只能測定滲透係數較大的粗顆粒土滲透破壞時的臨界水力坡降，而不能採用抽氣飽和法測定滲透係數較小的細顆粒土樣滲透破壞時的臨界水力坡降。
發明內容
本實用新型的目的就在於克服上述缺陷，設計一種既能測定粗顆粒土垂直向的滲透係數，又能測定滲流方向與重力方向垂直時的水平向滲流狀態時的滲透係數，既能測定滲透係數較大的粗顆粒土樣滲透破壞時的臨界水力坡降，又可測定滲透係數較小的土樣滲透破壞時的臨界水力坡降。
本實用新型的技術方案是粗顆粒土滲透係數及土體滲透變形測試儀，包含有上、下遊水位調節裝置、試樣筒及透水板，其主要技術特徵在於試樣筒上端設置頂箍，下端設置底箍，上頂蓋、下頂蓋上分別設置三通、頂杆，試樣筒上端頂箍與上頂蓋與連接，其下端底箍與下頂蓋連接，頂杆接觸多孔板外側，試樣筒內形成密封，試樣筒下可設置垂直支架或水平支架。
本實用新型的優點和效果在於由於圓錐形上、下頂蓋與試樣筒的頂箍、底箍的固定、密封作用，不僅可以測定滲流方向與重力方向一致或相反的滲流狀態，而且能夠使用水平支架來測定滲流方向與重力方向垂直時的滲流狀態，同時除能測定滲透係數較大的粗顆粒土滲透破壞時的臨界水力坡降，還可以採用抽氣飽和法使滲透係數較小的細顆粒土樣飽和，從而能夠測定其滲透破壞時的臨界水力坡降。
圖1-本實用新型結構原理應用示意圖。
圖2-圖1中的圓錐形上、下頂蓋的正視圖。
圖3-圖2的仰視圖。
圖4-圖1中試樣筒正視圖。
圖5-圖4的俯視圖。
圖6-本實用新型測定水平滲流的結構原理示意圖。
具體實施方式
如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，是測定滲流方向與重力方向一致或相反的垂直滲透係數和被試土樣發生垂直向滲透破壞的臨界坡降的試驗布置，左邊是上遊水位調節裝置1，右邊是下遊水位調節裝置2，中間是測試儀器，兩根塑料彈簧管3分別將上遊水位調節裝置1、下遊水位調節裝置2連通至上頂蓋4、下頂蓋5，上頂蓋4、下頂蓋5呈圓錐形，上部設置三通6，有排氣孔、排水孔，下部有彈簧頂杆7、出水孔8、螺孔9；測試儀器是試樣筒10，有機玻璃製成的，上端是頂箍11，下端是底箍12，頂箍11上有固定螺孔13，上頂蓋4通過螺孔9用螺帽與試樣筒10的頂箍11固定連接，加上橡膠圈、玻璃膠進行密封，有一個多孔板15在試樣筒10的上部，由上頂蓋4上彈簧頂杆7接觸多孔板15的外側，下頂蓋5通過螺孔9用螺帽與試樣筒10的底箍12固定連接，加上橡膠圈、玻璃膠進行密封，另一個多孔板15外側由下頂蓋5上的彈簧頂杆7接觸；試樣筒10放置在垂直支架14上，試樣筒10內放置土樣16即被測試土壤，在上、下兩個多孔板15內側之間，多孔板15即透水板，其上有透水孔。
測試土樣16是粗顆粒土時，採用熱水飽和法使被測土樣16進行飽和，再採用常水頭法進行試驗，測定垂直向滲透係數；在測定垂直向滲透破壞的臨界坡降時，測試土樣16是粗顆粒土時，可採用熱水飽和法使被測土樣16飽和，當測定滲透係數較小的細顆粒土樣16滲透破壞的臨界水力坡降時，可採用抽氣飽和法使被測土樣16飽和，過程如下將上頂蓋4、下頂蓋5上的三通6旋至抽氣狀態進行抽真空，當抽至約1個大氣負壓力值後，從上頂蓋4上的三通6的一側緩緩注入無氣水，使試樣飽和，然後按照常水頭法，逐級提高滲透水頭直至被測土樣16發生滲透破壞，測定垂直向滲透破壞的臨界坡降。
如圖6所示，當測定粗顆粒土滲流方向與重力方向垂直工況的水平向滲透係數時，試樣筒10被水平放置在水平支架17上，由於兩個多孔板15內側放置被測土樣16，而多孔板15外側被上頂蓋4、下頂蓋5上的多個彈簧頂杆7均勻接觸、頂住，則粗顆粒土樣16既得到支撐，又可適應其高度，如設定46cm，則被測土樣16可在46～50cm之間，故可進行測定；被測土樣16飽和後，採用常水頭法進行測定，方法同上。
權利要求1.粗顆粒土滲透係數及土體滲透變形測試儀，包含有上、下遊水位調節裝置、試樣筒及透水板，其特徵在於試樣筒上端設置頂箍，下端設置底箍，上頂蓋、下頂蓋上分別設置三通、頂杆，試樣筒上端頂箍與上頂蓋連接，其下端底箍與下頂蓋連接，頂杆接觸多孔板外側，試樣筒內形成密封，試樣筒下可設置垂直支架或水平支架。
2.根據權利要求1所述的粗顆粒滲透係數及土體滲透變形測試儀，其特徵在於頂杆是套有彈簧的彈簧頂杆。
專利摘要本實用新型涉及一種測試儀器。本實用新型在試樣筒上端的頂箍、下端的底箍分別與上、下頂蓋連接，上、下頂蓋上設置三通、彈簧頂杆，固定多孔板，試樣筒下可設置垂直支架或水平支架。本實用新型解決了試樣筒不能密封、不能進行抽氣飽和法以及只能測定豎向的滲透係數而不能測定水平向的滲透係數的現有技術缺陷，而且還能測定滲透係數較小的細顆粒土滲透破壞時的臨界水力坡降。本實用新型結構簡單、操作方便，適應面廣，可測多項參數。
文檔編號G01N15/08GK2630839SQ03259709
公開日2004年8月4日 申請日期2003年7月22日 優先權日2003年7月22日
發明者王保田, 張福海, 張海霞, 張文慧 申請人:河海大學巖土工程科學研究所