[发明专利]粉土抗渗强度测定设备和方法

权利要求书

1.一种粉土抗渗强度测定设备，包括主体为环形护筒的渗透容器，内置一个环刀，其特征在于，渗透容器设于台座之上，并配有透明接水容器；渗透容器的顶部为设有溢水口的顶盖，其底部为设有排气管和进水口的底座，环刀与顶盖及底座之间设密封圈；所述进水口经三通阀与供水管和进水管相连，供水管连接至水位调节装置，进水管连接至变水头装置；所述水位调节装置是一个带有水位计的贮水器，供水管与贮水器底部的出水阀连通，贮水器设于升降架上；所述变水头装置包括变水头管及带刻度尺的固定支架，进水管与变水头管底部连通；进水管上设管夹，溢水口、排气管和进水口分别设置阀门；所述环刀的上端和下端分别设置模拟抗渗层和模拟下卧层；所述模拟抗渗层为土工布或压重材料；所述模拟下卧层为透水石或砂土。

2.根据权利要求1所述的粉土抗渗强度测定设备，其特征在于，包括两组以上渗透容器和变水头装置，每个渗透容器均通过管路和三通阀连接至与其配套的变水头装置，并与同一个水位调节装置的出水阀连通。

3.基于权利要求1或2中所述设备的粉土抗渗强度测定方法，包括以下步骤：

(1)将渗透容器底座的进水口与水位调节装置连通；检查渗透容器，要求密封至不漏水不漏气；在渗透容器底座上放置模拟下卧层，模拟下卧层为透水石或砂土；

(2)将装有粉土试样的环刀装入渗透容器；由于粉土结构敏感，在试样上端加保护网布后，再放入上透水石并盖紧顶盖；开排气管，排除渗透容器底部的空气；

(3)饱和：关排气管，用变水头装置的水头进行试样饱和；渗透容器的溢水口为水位零点，调节贮水器的水位高度，打开变水头装置中的进水管的阀门使水位与变水头管相通，饱和水头根据粉粒含量，应确保不出现饱和破坏；当溢水口连续出水，说明粉土样已充分饱和，粉粒含量越高饱和时间越久；

(4)设置模拟抗渗层：关进水管的阀门，打开顶盖取出上透水石；根据粉土抗渗强度测定的需要设置模拟抗渗层后，重新盖上顶盖，当溢水口重新出水时进行试验；所述模拟抗渗层为土工布或压重材料；

(5)试验：根据粉土的颗粒级配、防治措施选择初始水力比降、水力比降递增值和渗水量；调节贮水器的水位，待变水头管水位稳定，记录水头高度；关变水头管管夹，当溢水口有水溢出时随即开动秒表，测记预定渗水量所需要的时间；通过出水口和透明接水容器，仔细观察出水情况，当粉粒开始跳动被水带出，达到临界水力比降J_cr；

破坏水力比降J_F：随水头不断加大，出水口出水浑浊，渗透流量变大，水头增加到试样失去抗渗强度，此时根据公式(a)得到的水力比降即为破坏水力比降J_F，也即抗渗比降或抗渗强度；

J=ΔhL---(a)]]>

公式(a)中，J为粉土渗流的水力比降；Δh为渗透水头差，即每级水力比降下变水头管稳定水位至溢水口高度；L为渗透路径，即土样高度。