[发明专利]一种模拟堤防工程堆载预压法下土体位移场和渗流场可视化的试验装置和试验方法

权利要求书

1.一种模拟堤防工程堆载预压法下土体位移场和渗流场可视化的试验装置，其特征在于：

一水头调节装置，包括供水箱2、支架4、弹簧3、卡槽5等；

一模型试验槽16，所述模型试验槽16内放置饱和透明土15，所述饱和透明土15内插入塑料排水板12，所述饱和透明土15上方铺设PVC薄膜23，所述PVC薄膜23上部放置加载板22；

一数据采集分析系统，由激光器13、工业相机10、计算机11等组成，其中所述激光器13安放在模型试验槽16的右方，所述工业相机10安放在模型试验槽16的正前方；

所述计算机11与工业相机10、激光位移传感器19、电机6相连。

2.根据权利要求1所述的一种模拟堤防工程堆载预压法下土体位移场和渗流场可视化的试验装置，其特征在于：所述支架4中的支撑杆沿纵向设有滑槽1，供水箱2可沿滑槽1实现竖直方向的自由移动。

3.根据权利要求1所述的一种模拟堤防工程堆载预压法下土体位移场和渗流场可视化的试验装置，其特征在于：所述支架4中的支撑杆沿纵向设有卡槽5。

4.根据权利要求1所述的一种模拟堤防工程堆载预压法下土体位移场和渗流场可视化的试验装置，其特征在于：所述供水箱2底部设有弹簧3，所述弹簧3的另一端与支架4底部相连。

5.根据权利要求1所述的一种模拟堤防工程堆载预压法下土体位移场和渗流场可视化的试验装置，其特征在于：所述的竖向加载系统包括：第一定滑轮17、第二定滑轮17、顶板18、钢丝绳14、底板9和电机6，其中，顶板18下表面的四个边角位置分别固定连接第一定滑轮17，所述底板9上表面与第一定滑轮17相应位置分别固定连接第二定滑轮17，顶板18下表面连接钢丝绳14的一端，钢丝绳14的另一端依次连接第一定滑轮17、第二定滑轮17后与电机6相连。

6.一种模拟堤防工程堆载预压法下土体位移场和渗流场可视化的试验方法，其特征在于：

①按照试验要求配置好相应的饱和透明土15，倒入模型试验槽16中，并将模型试验槽16固定在底板9上；

在饱和透明土15中插入塑料排水板12并在饱和透明土15表面铺设PVC薄膜23，塑料排水板12与真空管25一端相连，真空管25另一端与真空泵21相连；

组装水头调节装置，并在供水箱2中注入与饱和透明土15具有相同折射率的孔隙流体；

组装竖向加载系统；

②打开激光器13，待功率稳定后，调整激光切面的角度，使其垂直打入饱和透明土15样，形成明亮的散斑场；

③调整工业相机10的可视范围，使其能够包含整个饱和透明土15，设置其以2幅/s的速度采集饱和透明土15图像并传送至计算机11；

④压缩弹簧3至一定高度，松手后供水箱2沿支架4中滑槽1上下移动，待弹簧3恢复原长，再次将它压缩至相同高度后松手，重复若干次；

⑤打开激光位移传感器19，记录下位移传感器至PVC薄膜23的距离；启动电机6，通过钢丝绳14和加载竖杆20对饱和透明土15施加竖向荷载；启动真空泵21，开始排水固结，水流依次流经塑料排水板12和真空管25后经真空泵21排出；

⑥当位移传感器所记录的数据不再发生明显变化时，停止试验，将供水箱2高度降低至模型试验槽16高度以下并拔掉真空泵21的电源；

⑦试验结束后，通过计算机处理软件PIV对所获得图片进行分析，得到堤防工程堆载预压法下土体位移场和渗流场的变化过程。