[发明专利]一种土体裂隙渗流下湿陷特征试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以监测土体在裂隙渗流条件下土体湿陷过程的试验装置。该装置可以模拟在不同角度、不同强度甚至不同范围的裂隙渗流过程中，土体含水率、孔隙水压力、基质吸力、土压力等变化与湿陷变形之间的关系。此发明还涉及该试验装置的使用方法。

背景技术

目前，土体的湿陷已经成为公路、铁路和房建等领域不可忽视的问题，由地表、边坡的不均匀沉降引起的各种事故时有发生。尤其是土体湿陷性比较明显的地区，边坡在降雨期间或降雨之后，发生严重的湿陷变形，可见水进入边坡土体是引起湿陷变形的主要原因。水进入边坡土体引起的湿陷同时伴随着土体孔隙水压力、含水率、土压力等一系列的改变，而不同类型土质、不同渗流强度都会对湿陷变形产生影响。本实验装置以及试验方法对土体在裂隙渗流条件下湿陷过程的研究具有重大的意义。

现有对土体进行的湿陷试验大部分针对黄土，试验方法大都是针对降雨条件下对土体进行湿陷试验，并没有对湿陷过程与土体含水率、土压力、基质吸力、孔隙水压力之间的关系进行研究，更没有对土体在裂隙渗流条件下的湿陷过程进行研究。因此设计一种能够模拟裂隙渗流条件下观察土体湿陷过程的装置，该装置也要实现对土体含水率、孔隙水压力、土压力、基质吸力等变化的持续观测，以便分析上述变化与湿陷过程的关系。

发明内容

本发明要解决的问题是设计一种观察土体在不同裂隙渗流条件下湿陷过程的试验装置，并且能够持续观察在湿陷过程中土体含水率、基质吸力、孔隙水压力、土压力等一系列的变化。

为了解决上述技术问题，本发明提供用于分析土体在裂隙渗流状况下的湿陷特征试验装置，该装置分为三个部分，第一部分为试验装置，包括矩形有机玻璃容器、有机玻璃水槽、矩形多孔有机玻璃体、透水石；第二部分为测量装置，包括张力计、土压力盒、孔隙水压力计、含水率测试仪、沉降杆、应力应变测试仪；第三部分为供水装置，包括水箱、增压泵、流量控制器、喷头。

所述土体裂隙渗流下湿陷特征试验装置的整体布局是：在矩形有机玻璃容器的上部中间位置固定有机玻璃水槽，所述有机玻璃水槽底部连接矩形多孔有机玻璃体；所述在矩形有机玻璃容器的侧壁钻有48个钻孔，这48个钻孔用来安装张力计、含水率测试仪、土压力盒、孔隙水压力计；所述土压力盒、孔隙水压计与矩形有机玻璃容器外部的应力应变测试仪相连；所述矩形有机玻璃容器的外部设有水箱、流量控制器、增压泵、喷头用来模拟裂隙渗流的强度；所述矩形有机玻璃容器的上部设有滑动尺用来固定沉降杆；所述矩形有机玻璃容器底部设有进、泄水口以便于调节所测土体的初始水位；所述矩形有机玻璃容器底部设有透水石防止土颗粒堵塞容器的进、泄水口。

所述矩形有机玻璃容器由有机玻璃制成，该容器的长度为1040mm，宽度为540mm，高度为1520mm，内侧长度1000mm，内侧宽度为500mm，内侧高度为1500mm；将矩形有机玻璃容器其中一个长度方向所在的侧面钻孔24个，分为4列每列钻孔6个，每个钻孔的直径为28mm并且上下相邻两钻孔圆心之间的距离为200mm，最底层钻孔的圆心距离矩形有机玻璃容器内侧底部200mm；在这24个钻孔的对称位置另钻钻24个直径为10mm的钻孔；在这48个钻孔设置完毕后在矩形有机玻璃容器底部另钻直径为15mm的圆孔作为进、泄水口。

所述有机玻璃水槽的厚度为5mm内侧长为490mm上宽为40mm下宽为10mm高为20mm，该水槽上缘距离矩形有机玻璃容器的上缘100mm,该水槽的底部接厚为5mm内侧长为490mm宽为10mm高为1200mm(高可以根据试验要求设置成大于100mm以及小于1200mm之间的不同尺寸)矩形多孔有机玻璃体，其侧面均匀布满了直径为2mm的圆孔，该矩形多孔有机玻璃体与有机玻璃水槽通过玻璃胶连接，以便控制两者的连接角度。

所述孔隙水压力计测量范围0~50 kPa，精度0.04 kPa, 土压力盒测量范围0~50kP，精度0.04kPa, 含水率测试仪测量范围0~100%，精度为0.1%，试验时每填土200mm在直径为10mm的钻孔埋入上述三种装置并将导线在钻孔处引出，并用玻璃胶对钻孔进行封堵；张力计其测量范围为0~80kPa,精度为1 kPa，在每个直径为28mm钻孔处埋入张力计，该张力计的显示表盘在矩形有机玻璃容器的外部并用玻璃胶进行固定，确保张力计固定牢固，防止在试验时对土体产生扰动。