[发明专利]一种粗粒砂土水平向渗流模型箱及其试验方法

说明书

一种粗粒砂土水平向渗流模型箱，包括顶部开口、内部中空的透明的箱体，箱体的内部从左至右依次设有第一多孔板、第二多孔板，将箱体的内部分隔为溢流腔、试样渗流腔和缓冲腔，试样渗流腔填装有试样土体，缓冲腔内填装有砾石；箱体的右侧壁上设有进水口，箱体的底面位于溢流腔的部分设有排水口；箱体的后侧壁上水平间隔设有若干测压孔，测压孔内安装有孔隙水压力传感器；箱体左侧的外壁面上部设有集排水槽，集排水槽与箱体互相靠近的一侧共壁，箱体的左侧壁的顶部边缘设有波浪状溢流凹槽。本发明还提供一种粗粒砂土水平向渗流模型箱的试验方法。本发明可以很好的模拟在渗流情况下粗粒类钙质砂土的渗透变形，测得不同级配钙质砂土渗透系数。

技术领域

本发明涉及岩土工程试验领域，尤其涉及一种粗粒砂土水平向渗流模型箱及其试验方法。

背景技术

粒径分布在0.075～60mm之间的颗粒称为粗粒粒组，其含量超过全重50％的土类称为粗粒土，粗粒土海洋工程，水利堤防工程及其他相关建设工程中常见的地基填料，但粗粒土颗粒之间由于缺乏粘结性能，在渗流的作用下，砂土地基常常出现渗透变形，从渗透变形的发展机理来看，目前主要的渗透变形分为流土、管涌、接触流失和接触冲刷四种类型。

土体的渗透变形一般发生在渗流方向与土体自重方向不一致的情况下，渗透达到临界水力梯度后，由于受到渗透力的作用，土颗粒失去有效应力，在渗流作用下可能发生颗粒群悬浮而被水流带走的流土现象，也可能发生细粒随水流从土体骨架孔隙中流出的管涌现象。目前，常规渗透仪尺寸较小，难以展开粗粒土渗透性方面的相关模型试验研究，其次，常规渗透仪仅可测定土体的渗透系数，而不能很好的模拟土体渗透破坏。

发明内容

为克服解决当前难以进行粗粒类钙质砂土渗透性模型试验的相关问题，本发明提供一种粗粒砂土水平向渗流模型箱及其试验方法。

本发明的第一个方面提供一种粗粒砂土水平向渗流模型箱，包括顶部开口、内部中空的透明的箱体，箱体的内部从左至右依次设有第一多孔板、第二多孔板，将箱体的内部分隔为溢流腔、试样渗流腔和缓冲腔，第一多孔板和第二多孔板均平行于箱体的左侧壁，第一多孔板和第二多孔板的顶面与箱体的顶面齐平；试样渗流腔填装有试样土体，缓冲腔内填装有砾石；

箱体的右侧壁上设有用于液体流入的进水口，箱体的底面位于溢流腔的部分设有排水口，进水口和排水口上均设有球阀；箱体的后侧壁上水平间隔设有若干测压孔，测压孔内安装有孔隙水压力传感器；

箱体的右侧壁、前侧壁和后侧壁的顶部边缘分别设有用于安装顶盖的向外的翻边，其中，前侧壁和后侧壁的翻边自箱体的右端水平向左延伸至箱体溢流腔的位置；顶盖的长度与前侧壁和后侧壁的翻边的长度相适配，翻边与顶盖上设有一一对应的螺栓孔，顶盖与箱体通过螺栓连接，顶盖未完全遮盖箱体的顶部开口；箱体与顶盖的装配面上设有止水垫圈，顶盖上设有排气孔，排气孔安装有排气阀；

箱体左侧的外壁面上部设有集排水槽，箱体的左侧壁的顶部边缘设有向下凹陷的波浪状溢流凹槽；集排水槽与箱体互相靠近的一侧共壁，且集排水槽环绕设置于溢流腔的前侧壁、后侧壁和左侧壁的外壁面以承接溢流腔顶部流出的液体；集排水槽的槽底设有若干自由排水管口，自由排水管口接有排水管。

进一步，所述箱体、顶板和集排水槽均采用透明有机玻璃制成。

进一步，第二多孔板靠近试样渗流腔的一侧设有用于防止试样进入缓冲区的筛网。

进一步，所述箱体内设有用于固定第一多孔板和第二多孔板的支撑条。

本发明的第二个方面提供一种粗粒砂土水平向渗流模型箱的试验方法，包括以下步骤：

步骤1，前期准备

装样前，确认试验系统各部分连接正确、确认供水路径各部分未出现渗漏情况、确保已排出水表及电子流量计内部的空气，在箱体的内壁涂抹一层约0.5mm厚凡士林，避免试验过程中出现水流沿侧壁集中渗流的现象；