[发明专利]管涌土地基中透水性混凝桩堵塞试验装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管涌土地基中透水性混凝土桩堵塞试验装置及方法，属于土木工程领域。

背景技术

管涌是指在渗流水的作用下，填充在土体骨架空隙中的细颗粒被渗水带走并形成渗流渠道的地质现象，其主要发生在无粘性土土层。插入管涌土中的透水性混凝土桩在管涌现象发生时，土体中的细颗粒很有可能堵塞透水性混凝土桩，使得透水性混凝土桩失效，因此研究管涌土中透水性混凝土桩的堵塞机理是非常有必要的。但目前缺乏管涌土中透水性混凝土桩堵塞试验模拟装置与方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了管涌土地基中透水性混凝桩堵塞试验装置与方法，通过测试透水性混凝土试件渗透系数以及饱水试件电阻率的变化对透水性混凝土桩堵塞全过程进行模拟，为研究管涌土中透水性混凝土桩的堵塞机理奠定基础。

本发明涉及的技术目的有：建立管涌土中透水性混凝土桩堵塞试验模拟装置以及确定模拟试验方法与步骤。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种管涌土地基中透水性混凝桩堵塞试验装置，包括外套筒和内套筒，所述外套筒的一段内壁上设有内套筒，所述内套筒内设有透水混凝土试件，所述内套筒和透水混凝土试件的上方设有管涌土试件，所述管涌土试件上方的外套筒上设有溢水口，透水混凝土试件下方的外套筒上设有排水管，所述排水管的末端与水平面垂直；所述排水管末端设有电磁流量计来测量流量；所述透水混凝土试件上方和下方上均设有压力表预留孔，用于连接加压力表，测量试件上下两侧压力差，所述透水性混凝土试件的上下两端各设有一张铁丝网。

作为本发明的进一步改进，所述外套筒分为上套筒和下套筒，上套筒与其下方的下套筒可拆卸连接，排水管设置在下套筒上。

所述下套筒和上套筒的交界处设有凸起，内套筒位于该凸起上。

所述排水管的末端还与高度可调的塑料管连接，塑料管用于测量不同排水高度下管涌土对透水性混凝土的堵塞情况。

所述排水管上设有阀门。

所述透水混凝土试件和内套筒之间还设有橡胶套。

所述管涌土试件和外套筒之间还设有橡胶套。

所述透水混凝土试件、管涌土试件均为圆柱形。

本发明的原理为：管涌是指在渗流水的作用下，填充在土体骨架空隙中的细颗粒被渗水带走并形成渗流渠道的地质现象，在管涌现象发生时，管涌土地基中的透水性混凝土桩的空隙会被管涌土颗粒堵塞。为了模拟整个堵塞过程，发明了如图1所示的实验装置。实验时在套筒中上侧放置管涌土试件，下侧放置透水性混凝土试件。用溢水口与排水口控制渗流水的水头差以模拟不同渗流情况下管涌土的管涌现象。管涌土颗粒在渗流水的带动下会堵塞于放置在管涌土试件下方的透水性混凝土试件内，通过观测透水性混凝土试件的渗透系数及电阻率的变化，可以确定透水性混凝土试件的堵塞情况。

1、透水性混凝土试件孔隙率的测定：

采用量体积法测定透水性混凝土试件孔隙率，用游标卡尺量取试件的直径和高度，按照式（1）计算孔隙率：

ne=(1-m2-m1vρw)×100---(1)]]>

式中：n_e——试件孔隙率，%；

m₁——试件浸水24小时后在水中测得的质量，g；

m₂——试件从水中取出后在的60℃烘箱内烘24小时后的质量，g；

v——体积法测出的试件体积，cm³；

ρ_w——水的密度，g/cm³。

2、透水性混凝土试件渗透系数的确定：