[发明专利]一种考虑振动作用的土体渗透特性试验装置及方法

说明书

本发明提供一种考虑振动作用的土体渗透特性试验装置及方法，将土体试样的振动过程和渗透过程有机结合于一台装置内，充分还原受振动作用土体的真实赋存环境；水平布置的激振系统通过水平的激振板，可为试验提供平行或垂直渗透方向符合要求的振动荷载；采用减震橡胶板吸收振动电机底板的振动荷载，从而有效避免试验过程中振动荷载通过操作台桌面传递至其余机构扰动其正常工作，或者反馈回激振系统干扰振动荷载的输出；采用柔性连接管连接渗流进水管和渗流柱玻璃管，从而有效避免试验过程中的振动荷载通过渗流管路传递至定水头储水箱，引起储水箱内液面的激荡，进而对试验结果产生误差。

技术领域

本发明属于土工试验技术领域，尤其是涉及一种考虑振动作用的土体渗透特性试验装置及方法，主要用于测试处于长期或者周期振动环境下土体渗透特性的变化规律。

背景技术

在人类工业化发展和城市化推进过程中，与工程相关的土体常处于长期或周期的振动环境中。引起土体振动的来源主要包括工程施工、设备运行、工业生产、轨道交通以及自然荷载(风、浪和地震等)等，振动环境下土体的物理性质和力学性质均会产生显著变化。

作为土力学的分支学科，土动力学主要研究动荷载作用下土体的动变形、动强度和动力稳定性等问题。在该分支学科的试验研究方面，针对振动作用下土体的力学性质问题，可通过各种成熟的试验设备和方法，获取表征土体在振动荷载作用下的变形特性和强度特性等的土动力学参数，比如：空心扭剪仪、动三轴试验仪、共振柱试验仪、振动台试验设备和离心模拟试验设备等；但针对振动作用下土体的物理性质问题，目前的研究成果相对较少，尤其在试验研究方面，几乎没有针对性的试验设备和方法可用。

然而，工程实践和相关研究表明：渗透特性作为土体重要的物理性质，在振动作用的影响下会发生显著的变化，随着受到振动的能量变化而变化。目前对于土体渗透特性的研究，主要有两类方法：1、以解析算法为基础的现场试验方法，包括渗水、注水和抽水试验等；2、以达西定律为基础的室内试验方法，包括定水头和变水头试验等。上述两类方法的基础均是将土体的渗透系数假定为一个常量，其方法本身和计算结果均无法考虑振动作用对土体渗透特性的影响。

为此，亟需提供一种考虑振动作用的土体渗透特性试验装置及方法。

发明内容

本发明首先要解决的技术问题是提供一种考虑振动作用的土体渗透特性试验装置，用于开展处于长期或周期振动环境下土体渗透特性及其变化规律的研究。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种考虑振动作用的土体渗透特性试验装置，其特征在于：所述考虑振动作用的土体渗透特性试验装置包括支撑机构、激振系统、渗透系统和测控系统，所述激振系统、所述渗透系统和所述测控系统均安装于支撑机构上，所述激振系统采用激振设备及传递机构实现土体试样的振动环境模拟，所述渗透系统通过水头装置及渗透管路实现土体试样的渗透试验，所述测控系统利用控制设备和监测元件控制振动荷载并测量渗流数据，从而实现土体试样的振动过程、渗透过程和测试过程的有机结合。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

作为本发明的优选技术方案：所述支撑机构包括操作台桌面和操作台桌腿，所述操作台桌腿固连于操作台桌面下方四角；所述操作台桌面构成整个试验装置的基础，所述激振系统、渗透系统和测控系统通过操作台桌面连成整体。