[发明专利]粗粒土垂直渗透变形试验仪及实验方法

权利要求书

1.一种粗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于，包括常水头提供装置、测压管、试样容器和流量测定装置，常水头提供装置分别与试样容器和测压管连接，流量测定装置与试样容器连接；其中，常水头提供装置包括溢流槽，水箱和溢流槽自动提升机构；所述溢流槽与溢流槽自动提升机构连接并在溢流槽自动提升机构控制下进行升降；所述溢流槽与水箱液体相连通。

2.根据权利要求1所述的粗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于，溢流槽内设有竖向隔板，竖向隔板将溢流槽分隔为恒压区和溢流区，恒压区和溢流区顶部液体相连通。

3.根据权利要求2所述的粗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于，恒压区设有进水口和出水口；溢流区通过溢流管与水箱连接；水箱通过供水软管连接供水泵后与恒压区进水口连接。

4.根据权利要求1所述的粗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于，溢流槽自动提升机构包括程控电机、导向齿轮、导向绳和支架；溢流槽通过托架和连接块连接在支架上，连接块固定在导向绳上；还包括与程控电机电路连接的智能控制模块和数显屏幕。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的粗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于，试样容器包括试样筒、下透水板、上透水板、斜透水板以及位于试样筒底部的透明漏斗与集砂器。

6.根据权利要求5所述的粗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于，试样筒底部设有试样筒进水口，进水口连接水压管；试样筒顶部设有试样筒溢流孔，试样筒溢流孔的内腔设置为方形结构；试样筒侧壁还设有三个的测压孔，每个测压孔通过导线连接一个测压管，三个测压孔分别位于试样筒顶部、中部和底部；在试样筒上还设有排气孔。

7.根据权利要求6所述的粗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于，恒压区出水口和试样筒进水口通过水圧管连接；水圧管上还连接测压管。

8.根据权利要求5所述的粗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于，流量测定装置包括集水瓶、流量计和连接管，集水瓶顶部通过连接管与试样筒溢流孔连接，集水瓶底部通过连接管与流量计连接。

9.一种粗粒土垂直渗透变形试验方法，其特征在于，提供权利要求1-8中任意一项所述的粗粒土垂直渗透变形试验仪，其具体步骤如下：

1.粗粒土垂直渗透变形试验仪检校；

2.粗粒土垂直渗透变形指标的测定；

3.按《土工试验规程》SL237-014-1999规定进行计算整理资料。

10.根据权利要求9所述的粗粒土垂直渗透变形试验方法，其特征在于，

步骤1中包括：

①按试验要求组装好粗粒土垂直渗透变形试验仪全部组件，开机通电，先进行试样饱和，溢流槽自动提升至试样容器顶部以上20cm高度停止，同时供水泵开始工作，水由水箱进入溢流槽，待溢流槽内超过水位控制板高度的水通过溢流口回流到水箱进行新的循环时，打开进水口的阀门和排气孔阀门，对试样容器充水排气，让试样容器内充满水，排除管路中的全部气体后关闭排气孔阀门，检查试样容器不漏水即可；

②测读测压管读数，核验水头差，并确认溢流槽水头与测压管的压差；校准流量计读数，测定流量计读数误差值以确定流量计校准值；

步骤2中包括：

①在试样容器中先固定好下透水板，铺设孔径3mm的透水网于下透水板上及试样筒侧壁，将配制成最优含水率的粗粒土试样分层装入试样筒，并分层击实达到预定干密度，最后在试样顶部铺设透水网并放置上透水板；

②打开进水口及排气孔阀门，启动溢流槽自动提升机构，选择水头提升高度，高度设置为高出试样筒顶面20cm；溢流槽提升至该设定高度后，进行试样的饱和程序：保持溢流槽的水持续流入到试样筒中，待排气孔无气泡排出且有稳定水流流出时，关闭排气口阀门，观察测压管水位及气泡排出情况，待试样筒的溢流孔有稳定水流排出时，可以确认整个饱和过程结束；

③置水力坡降数值，换算成溢流槽提升高度，使溢流槽提升至设定的高度后开始试验：观察测压管读数，核对水力坡降实际值与设置值偏差，观察流量计读数，当流量计读数趋于稳定时读取数值，间隔10分钟再次读数，连续三次读数偏差不大于5％时，可停止本级水力坡降试验；重新设置下一级水力坡降值进行试验，水力坡降值可选范围0.1～6.0；

④不断提高水力坡降值进行渗透试验，直至土样出现细颗粒跳动、冒气泡、颗粒移动、土体悬浮、透明漏斗中水流变浑浊、渗流量及测压管水位急剧变化情况，及时记录数据后结束试验。