[发明专利]适用于大型三向加载渗透仪的密封方法及其装置

说明书

适用于大型三向加载渗透仪的密封方法及其装置：将仪器各推板全回复到初始位置；在进水推板进水孔周围和出水板出水孔周围均粘上一回形橡胶板，在试验腔体内部放置一张橡胶板覆盖仪器前、下、后三面；放入定制水囊，囊体内部进水面侧按顺序放置土工布和回形橡胶板，在出水面侧放置回形橡胶板；从顶部向水囊内填料；再盖上一层橡胶板；在顶部预留的密封槽内加上一整条密封条；加上仪器上盖；给各推板一定压力；向仪器通水，饱和后再进行相应渗透试验。本发明解决了大型三向加载渗透仪模型试验中存在的绕渗和边壁效应的问题，保证出渗水均是从进水孔进入通过整个土体后流出的，保证试验路径的合理性。也保证在高水压状态下整个仪器腔体的密封性。

技术领域

本发明涉及一种高应力作用下渗流模型试验密封系统，属于实验理论技术领域。特别适用于大型真三轴渗透仪在开展高应力高水头渗流模型试验研究时针对仪器的整体密封，保证渗透路径的合理性和减小边壁效应。

背景技术

随着国家资源建设开发重心的迁移，大量中西部水资源逐步提上开发利用日程，一系列200m级乃至300m级特高土石坝已立项调研或开工建设，原本常规三轴渗流仪与水槽渗流仪，已无法满足特高土石坝渗流机理与防渗措施研究的需要，需要研制大型三向加载渗透仪来模拟真实土体单元在高应力和高水头作用下的渗透特性。

对于大型三向加载渗透仪，应力施加一般通过推板直接作用在土体上，随着推板的移动，推板后侧与仪器边壁处会形成一定的空腔。由于推板可自由滑动，若大型三向加载渗透仪内部无特定止水密封处理，水可通过推板与侧壁间隙流入空腔从而影响渗透试验结果；此外，土体试样与边壁直接接触由于边壁效应极易在边壁处形成管涌通道，使试验结果大打折扣并影响试验可靠性。与此同时，在进行高水压的渗透性试验时，由于试验仪器内部水压较大，若仪器是分离式的，水很容易从仪器连接处，比如上盖和下部仪器主体间的缝隙中喷出，进而引发危险。

发明内容

基于以上方面的考虑，为保证渗流路径与实际要研究的坝体单元渗流场相符，杜绝单元渗透试验的绕渗现象和减小边壁效应的影响，本发明提出一种新的密封方法与密封系统，保证试样在高应力状态和高水头作用下周围的密封性和试验的安全性，同时也可以保证试样的渗透路径的合理性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于大型三向加载渗透仪的密封方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将仪器各推板全回复到初始位置；

步骤二：在进水推板进水孔周围和出水板出水孔周围均粘上一回形橡胶板，在试验腔体内部放置一张橡胶板，橡胶板覆盖了仪器前、下、后三面（除进水面、出水面和顶部外），橡胶板具体尺寸型号由计算所得峰值抗剪强度与仪器容许橡胶板厚度确定；

步骤三：放入定制水囊，囊体内部进水面一侧按顺序依次放置土工布和回形橡胶板，在出水面一侧放置回形橡胶板；

步骤四：将配比完成的试验土样从水囊顶部向水囊内填料，每层岩土料分层压实；

步骤五：在填好料的水囊顶部再盖上一层橡胶板；

步骤六：在仪器顶部预留的密封槽内加上一整条密封条，密封条两端接口相连，用胶粘住固定；

步骤七：仪器顶部上覆仪器上盖，用液压螺母固定并施加一定压力，压力大小视试验工况与目标应力水平而定，一般情况下液压螺母可通过加10~20Mpa油压满足上盖与仪器连接处的强度要求，同时使密封条在高压作用下变形压扁并封堵中间缝隙，满足试验密封要求；

步骤八：给各向推板一定初始推力，使得试验腔体内土样、水囊、橡胶板和推板/边壁紧密接触；