[发明专利]小孔扩张试验装置及其试验方法

权利要求书

1.一种小孔扩张试验装置，其特征在于，包括：

模型箱，所述模型箱内盛装有饱和软粘土；

扩张器，埋设于饱和软粘土中，包括刚性支撑体以及弹性膜，所述弹性膜直接或者通过中间件与支撑体相连并将支撑体部分或全部包围形成柱状或者球状的封闭空间，支撑体或者弹性膜连接有通连封闭空间和外界的注水管和出水管，注水管与位于模型箱外的供水装置通连，出水管则直接或者通过中间连接管延伸至模型箱外，且出水管安装有出水控制阀门，封闭空间内还装有用于检测内压的液压传感器，封闭空间的内压变化时，弹性膜可实现径向扩张；

多个土压力盒，埋设于饱和软粘土中，并在弹性膜的横截面所在平面径向间隔分布，用于检测弹性膜扩张前后弹性膜周围径向应力的变化；

多个孔隙水压传感器，埋设于饱和软粘土中，并在弹性膜的横截面所在平面上径向间隔分布，用于检测弹性膜扩张前后弹性膜周围孔隙压力的变化；

地表位移测量辅助参照，设于饱和软粘土上方对应扩张器的区域，用于辅助测量弹性膜扩张前后饱和软粘土顶部的位移变化；以及

监测系统，用于采集弹性膜扩张前后液压传感器、孔隙水压传感器和土压力盒的检测到的数据；

所述扩张器为柱形扩张器，所述柱形扩张器的支撑体包括刚性的圆管状内管，内管敞开的两端分别连接有第一端盖和第二端盖，弹性膜呈圆管状，弹性膜敞开的两端分别与第一端盖和第二端盖连接，且连接处密封处理，使弹性膜与第一端盖和第二端盖之间围成一个将内管包于其内的柱状封闭空间，弹性膜位于第一端盖和第二端盖之间的部分为可径向扩张的部分，所述液压传感器设于内管的外壁，液压传感器的测压线缆从第一端盖向外伸出封闭空间，第一端盖还设有用于安装注水管和出水管的进水口和出水口，所述出水管部分伸入内管和弹性膜的间隙之间，所述注水管伸入内管，并与内管和弹性膜的间隙所在的空间相通。

2.如权利要求1所述的小孔扩张试验装置，其特征在于：注水管位于内管的端部通连有中空的腔体，所述腔体的周壁开设有循环孔，注水管的水流入腔体后，经循环孔流充填封闭空间，注水管设置进水控制阀门。

3.如权利要求1所述的小孔扩张试验装置，其特征在于：模型箱前、后两侧面的中部分别预留定位孔，柱形扩张器的两端架设于两定位孔中，并部分伸出模型箱，柱形扩张器的两端应与定位孔之间设有密封结构，所述密封结构包括可部分卡入定位孔并与柱形扩张器的端部的周壁以及定位孔孔壁密封相抵的密封环、以及第一夹板和第二夹板，第一夹板和第二夹板相对的位置开设有直径略小于密封环外直径的半圆形卡孔，所述第一夹板和第二夹板通过半圆形卡孔卡于密封环后通过固紧装置固连，以将密封环位于定位孔外的部分紧压固紧于柱形扩张器的端部。

4.如权利要求3所述的小孔扩张试验装置，其特征在于：第一夹板和第二夹板的两侧分别成型有螺孔，固紧装置包括至少两根连接条，每根连接条的两端分别通过螺钉固定于第一夹板和第二夹板相应的螺孔处，以使第一夹板和第二夹板紧压密封环。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的小孔扩张试验装置，其特征在于：柱形扩张器水平埋设于饱和软粘土中，其横截面与竖直平面平行，所述土压力盒在弹性膜的横截面所在平面径向且垂向间隔分布，所述孔隙水压传感器在弹性膜的横截面所在平面径向且水平间隔分布，孔隙水压传感器和土压力盒的数量均为五个，且与弹性膜的距离分别为0.5R、1R、2R、3R、4R，R为柱形扩张器的弹性膜的初始外径。