[实用新型]一种模拟高承压水下大体积黏土试样的渗透破坏装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种土工实验技术，尤其涉及一种模拟高承压水下大体积黏土试样的渗透破坏实验装置。

背景技术

土的渗透破坏造成了大量的工程事故和地质灾害，有关砂土渗透破坏的研究成果较多，而实际工程中黏土体的渗透破坏时有发生，其过程更为复杂，尤其是在高承压水头条件下深基坑以及隧道开挖过程中，黏土体的渗透破坏更值得研究。然而目前黏土渗流实验装置有不足之处，一是实验所用试样都较小，无法达到预期的效果，二是实验施加的水压力都较小，要实现高承压水头较为复杂。因此通过对渗透试验装置的改进，反映高承压水头条件下黏土体渗透破坏的特点，进而研究高承压水致黏土渗透破坏机理和过程，将会对高承压水头条件下含黏土地层的基坑开挖和隧道安全运行提供依据。

目前所采用的常规渗透试验仪主要两种类型：(1)硬壁式渗透仪(水头管式)，这种渗透仪使用操作简单，有常水头和变水头两种方式，主要通过水力坡度来求取渗透系数，国产标准渗透仪南55型就属于这种。应用该类装置对渗透系数较小的黏土进行测试时，周期较长。针对不足，研究者对渗透装置进行了多种改造，例如刘和平等(1996年)，李清富等(2005年)，尹一鸣(2008年)，陈春明(2013年)，姜伏伟(2015年)等改造设计了实验装置。(2)为软壁式渗透仪(三轴式)这类渗透仪采用了压力装置，但操作复杂，且配备两套压力装置，只能实现垂直方向的渗透破坏，研究者对此实验也进行了改进，例如雷红军等(2011)年。综上所述，虽然对实验装置进行了改进，但对于研究高承压水致黏土渗透破坏还有以下不足之处：1) 实验所用试样体积较小，不能反映渗透破坏过程；2)不能模拟水位大幅度变化时黏性土破坏过程，装置复杂且对黏土试样侧壁渗漏处理不足；3)数据收集不够简便；4)造价高昂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种模拟结构较简单、操作方便且能够开展大体积黏土试样在高承压水头条件下的渗透破坏实验的渗透破坏装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是：一种模拟高承压水下大体积黏土试样的渗透破坏装置，其关键技术在于：其包括高压供给系统、数据收集处理系统、大试样装置、水力梯度和固结压力提供装置；

所述高压供给系统包括水泵数显开关、水压增压泵、止回阀和水罐以及位于水罐内的橡胶活塞和位于水罐上的进水阀门以及具有压力传感器的水压表；

所述的数据收集处理系统包括电脑、水泵数显开关、水泵数显开关、带有压力传感器的水压表、带有压力传感器的水压表、位移传感器、位移传感器以及孔隙水压力传感器；

所述的大试样装置包括带有网状支架和固定孔的底座、试样罐以及位于试样罐内的试样、反滤层、工字型橡胶架、空腔，所述的试样包括表层的白膏泥外层以及底部扎孔，所述的工字型橡胶架包括底部均匀的小孔、进水阀门、位移传感器以及排气阀，所述的空腔包括进水阀门；

所述的压力梯度和固结压力提供装置包括水泵数显开关、水压增压泵、止回阀以及水罐，所述的水罐包括水罐内的活塞、水罐上的进水阀门以及带有压力传感器的水压表，所述的活塞外接位移传感器。

优选的，所述的水罐为不锈钢空心圆柱体，所述的试样罐为不锈钢空心圆柱体。

优选的，所述的试样的外层由白膏泥包裹，底部有扎孔，所述的活塞外层都涂抹凡士林。

优选的，所述的高压供给系统以及压力梯度和固结压力提供装置的压力源为水压供压。

优选的，所述的大试样装置试样罐直径×高×壁厚＝300mm×500mm×5mm，所述反滤层直径×高＝300mm×20mm，所述试样直径×高＝300mm×150mm。所述尺寸可由实验需要，自行设定。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型将高压供给系统、大试样装置、数据收集处理以及压力梯度和固结压力提供装置巧妙的结合，能够开展高承压水下的黏性土层渗透破坏过程研究，操作简单、经济实用、整体结构简单。该装置将达到如下的技术效果：①通过两组水压增压泵、水泵数显开关、水罐可以研究高承压水头条件下黏土渗透破坏的研究；②通过大试样装置，可以研究大体积黏土试样的渗透破坏以及渗流系数等；③通过对试样包裹白膏泥，可以有效的解决渗透试验侧壁漏水的影响；④通过压力梯度和固结压力提供装置以及孔隙水压力传感器，可以进行黏土固结研究；⑤电脑、水压表、压力传感器、水泵数显开关等仪器，可以保证恒压下研究黏土渗透破坏问题。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是大试样装置示意图；