[发明专利]一种GDS三轴仪排水条件下的渗流侵蚀控制系统及试验方法

说明书

本发明公开了一种GDS三轴仪排水条件下的渗流侵蚀控制系统及试验方法，该系统包括顶部孔压传感器、底部孔压传感器、两个体积压缩控制器、换流阀门、顶部孔压阀门和底部孔压阀门；换流阀门外圈等间距设置四个接口，用于分别连接试样顶部管道、试样底部管道、两个体积压缩控制器；换流阀门内部为可转动圆盘，圆盘内设置两条相背的C形通道，可以连通换流阀门外圈任意两个相邻的接口；通过自由切换体积压缩控制器与GDS三轴仪内部试样的连接状态，可以实现试样内部形成稳定持续的渗流，满足土体恒定剪切排水试验的试验要求，解决了单个体积压缩控制器最大渗流体积总量为200cc而不足以完成整个渗透侵蚀试验的问题，提高了土体渗透侵蚀试验的效率与科学性。

技术领域

本发明涉及岩土工程项目施工过程中，排水工况下地下水渗流侵蚀的相关领域，利用一种GDS三轴仪排水条件下的渗流侵蚀控制系统及试验方法，可以更加科学高效的开展GDS三轴仪渗透侵蚀试验。

背景技术

随着我国经济的迅速发展与城市建设进程的不断推进，近年来滨海地区的深基坑、隧道、桥梁等工程项目的数量不断增多，因此出现了大批在富水地层环境中施工的基坑工程。在富水地层中，水文地质条件十分复杂，若处理不当，极易引发管涌、流土等渗流侵蚀破坏问题，易导致基坑失稳坍塌等工程事故，也会造成周边建筑物倾斜沉降、路面开裂坍塌等问题，对生命和财产安全造成严重威胁。由此可见，进行土体渗流侵蚀的研究极为重要。

目前关于土体渗流侵蚀的试验研究多为开展恒定剪切排水试验；关于恒定剪切排水试验，其试验原理是保持试样的围压和轴向压力不变，利用顶部孔压与底部孔压形成一个压力差，从而在试样内部形成一个稳定连续的渗流，在持续渗流侵蚀的作用下，会造成土体细颗粒在粗颗粒间的孔隙通道中发生迁移，造成土体密度、孔隙率发生改变，对土体渗透性产生影响，并且渗流侵蚀作用下土体结构发生改变，进而影响土体力学性质。

当前开展上述渗流侵蚀试验多为采用GDS三轴仪自带的渗流模块来进行，但目前GDS三轴仪用来进行渗流试验所配置的体积压缩控制器，其体积量程为200cc(即200mL)，所存水量不足让土体发生渗透侵蚀破坏，为了完成恒定剪切排水试验，必须中途停止试验让体积压缩控制器进行吸水，使得试验不能高效开展。因此亟需一套满足试验要求的GDS三轴仪的渗流侵蚀模块，来保证渗透侵蚀试验的高效性及科学性。

发明内容

为了解决当前渗透侵蚀试验中的相关问题，本发明提供了一种GDS三轴仪排水条件下的渗流侵蚀控制系统及试验方法，解决了恒定剪切排水试验渗透过程不连续的问题，保证了渗透侵蚀试验的高效性和科学性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明一方面提供了一种GDS三轴仪排水条件下的渗流侵蚀控制系统，该系统包括顶部孔压传感器、底部孔压传感器、第一体积压缩控制器、第二体积压缩控制器、换流阀门、顶部孔压阀门和底部孔压阀门；通过该GDS三轴仪排水条件下的渗流侵蚀控制系统，用户可以自由切换第一体积压缩控制器、第二体积压缩控制器与试样顶部、试样底部的试样端部管道接口的连接状态，进而实现第一体积压缩控制器、第二体积压缩控制器与试样顶部与底部的自由连接，使得试样内部获得持续渗流。

进一步地，所述换流阀门有外圈结构与内部圆盘结构；

所述换流阀门外圈固定，在外圈周围等间距设置四个接口，用于分别连接试样顶部管道、试样底部管道、第一体积压缩控制器、第二体积压缩控制器，其中两个连接试样顶部、底部的试样端部管道接口对称分布，两个体积压缩控制器接口对称分布，试样端部管道接口与体积压缩控制器接口相邻分布；