[发明专利]一种大型潜蚀试验系统及其试验方法

权利要求书

1.一种大型潜蚀试验系统，其特征在于：包括试验箱、进水装置、出水装置、筛分装置和压力控制装置，

所述试验箱包括试样仓、进水仓和出水仓，所述试样仓的左右两侧相互贯通设置进水槽和出水槽，所述试样仓的顶部设置有加压槽，在所述进水槽、出水槽及加压槽的空间内设置试验土体，所述加压槽内设置有用于对所述试验土体施加上覆应力的加压装置，所述进水仓密封设置在进水槽侧，所述出水仓密封设置在出水槽侧，

所述加压装置包括承压板和作用在承压板上的加压器，

所述进水装置包括可升降的上游水箱，所述上游水箱的出水口与进水仓连通，

所述出水装置包括可升降的下游水箱，所述下游水箱的进水口与出水仓连通，在连通下游水箱与出水仓的管路上串联设置有多个不同粒径的筛分装置，所述下游水箱的出水口设置有回收箱，

所述筛分装置包括电子秤和置于电子秤上的水箱，所述水箱内设置有同一孔径的过滤网，

所述压力控制装置包括设置在加压器与承压板之间的竖向压力传感器和竖向位移传感器。

所述承压板与试样仓之间设置有密封装置，所述密封装置为环状固定在承压板侧壁槽内的气囊。

2.根据权利要求1所述的一种大型潜蚀试验系统，其特征在于：还包括水位调节机构，所述水位调节机构在上游水箱及下游水箱端各设置一套，其包括定滑轮、牵引绳和电动绞盘，所述定滑轮固定在上游水箱或下游水箱的上方，所述牵引绳滑动设置在所述定滑轮上，所述定滑轮的一端与电动绞盘连接，另一端与上游水箱或下游水箱连接。

3.根据权利要求1所述的一种大型潜蚀试验系统，其特征在于：所述进水槽和出水槽内均设置有多孔滤板，所述多孔滤板的孔径为8mm。

4.根据权利要求1所述的一种大型潜蚀试验系统，其特征在于：所述出水仓的顶部设置有排气阀门，所述进水仓与上游水箱连通的管路上设置有进水阀门，所述出水仓与水箱连通的管路上设置有出水阀门。

5.根据权利要求1所述的一种大型潜蚀试验系统，其特征在于：所述筛分装置共设置三个，三个筛分装置的过滤网的孔径分别为2mm、0.5mm和0.075mm。

6.根据权利要求1所述的一种大型潜蚀试验系统，其特征在于：所述下游水箱的出水口设置有流量计。

7.根据权利要求1所述的一种大型潜蚀试验系统，其特征在于：所述试样仓沿渗流方向间隔设置有多个孔隙压力传感器。

8.根据权利要求1所述的一种大型潜蚀试验系统，其特征在于：所述试样仓为采用不锈钢材质制成的长方形壳体，所述长方形壳体的尺寸为1000±50＊600±50＊600±50mm。

9.一种使用如权利要求1－8任一所述的一种大型潜蚀试验系统的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)装入试验土体：试验土体的粒径d₈₅值不能超过试样仓最小内直径的20％，所述试样仓最小内直径与试样仓的长宽高中最短的一条边长相同；

2)施加上覆应力：启动加压器使试验土体的上覆应力达到额定压力；

3)渗透初始阶段：在低水力梯度下使试验土体慢慢饱和；

4)临界梯度测试阶段：以0.2个水头高度为单位逐级增大水力梯度，每一级水力梯度保持10min，待流量计所测的流量稳定后方可施加下一级水力梯度；

同时记录：

I、出水仓的水样浑浊情况；

II、水箱中各级筛网的细粒收集情况；

III、各个孔隙压力传感器的水头变化情况；

IV、位移传感器的示数变化情况。

5)分析：用凝胶溶液渗透充满试样孔隙后可以在保持土体的颗粒排列和粒间孔隙的情况下取出土样，通过CT和电镜扫描等手段分析土体的组构与潜蚀之间的影响关系。

10.一种如权利要求9所述的试验方法，其特征在于：在步骤4中，当某一级水力梯度下出现以下情况：

1)出水仓出现短暂明显浑浊；

2)渗流稳定一段时间后恢复清澈；

3)流量和孔隙压力传感器出现小幅度明显变化；

可判定该水力梯度为临界水力梯度；

或者，在步骤4中，当某一级水力梯度下出现以下情况：

1)出水仓出现较强的喷砂涌水；

2)竖向位移出现较明显变化；

3)流量和孔压传感器出现大幅度明显变化；

可判定所述水力梯度为临界破坏水力梯度。