[发明专利]水力驱动下堤防服役状况演化特征观测装置及运行方法

权利要求书

1.一种水力驱动下堤防服役状况演化特征观测装置的运行方法，其特征在于：

水力驱动下堤防服役状况演化特征观测装置包括装置槽，所述装置槽内设有土质堤防，在装置槽的一侧安装有玻璃，在玻璃与土质堤防之间安装有止水，在装置槽另一侧安装有测压管、进水阀门、溢流孔和水位标尺，所述玻璃上设有排水阀和集水槽，排水阀和集水槽分别位于土质堤防的两侧，在土质堤防的顶部设有喷雨装置，在装置槽外设有图像成型实时跟踪装置，图像成型实时跟踪装置与计算机连接；

水力驱动下堤防服役状况演化特征观测装置的运行方法，包括以下步骤：

第一步，干密度平均值与平均孔隙比测定：模型土体碾压填筑过程中，需保障压实度，将堤防每层夯实完毕后，用环刀取样进行压实质量检测，称量每层取样的湿土重量，再将试样放入烘箱烘烤，待测出烘干后的干土质量后，利用土力学公式求得含水率、湿密度、干密度，进而求得平均干密度、土粒比重、平均孔隙比；

第二步，平均渗透系数测定：准确控制边界条件、保证数值模拟的精度，采用渗透仪用变水头试验方法测定土样的渗透系数k；从模型堤不同压实层取样，测定孔隙比e与渗透系数k的对应关系；根据平均孔隙比得到堤防的平均渗透系数；

第三步，平均给水度测定：为能表征水位的升降快慢，需给定给水度μ，试验操作过程中其难以测定，故多采用近似公式计算求得，其中给水度表示饱和土体在重力排水作用下可以给出的水体积与土体体积之比；

第四步，非饱和土强度参数测定：采用应力应变控制式非饱和土三轴仪进行土质堤防非饱和土强度参数的测定，具体子步骤如下：

(1)关闭三轴仪压力室的所有开关，将压力室内加满不含气体的水；

(2)开启三轴仪压力室下方陶瓷板的排水开关，利用荷重施加压力，直至陶瓷板饱和；

(3)打开冲水开关，让不含气体水冲洗陶瓷板底部的螺旋槽，保证陶瓷板下无气泡产生，关闭冲水开关；

(4)装入试件，开启计算机和排水开关，并施加围压，待试验变形及排水都保持稳定后，记录实验数据，以此作为变形排水的初始点；

(5)待试件固结后，开始剪切，整个剪切过程中，保持隔段时间冲洗陶瓷板底部空气一次；

(6)待试件变形稳定后，再施加下一级荷载；

(7)测定试验堤防土体强度参数；

(8)绘制堤身填土的基质吸力和体积含水量对应的土水特征曲线，推导求出渗透系数与基质吸力的关系。