[发明专利]模拟花岗岩二元结构边坡的渗流试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种模拟花岗岩二元结构边坡的渗流试验装置，其特征在于：包括顶部敞开的试验土槽，所述试验土槽中间设置有将其内部空间分隔成两个试验区的中间隔板；其中一个试验区内底部为水泥浇筑的折线型基岩面，另一个试验区内底部为水泥浇筑的台阶型基岩面，折线型基岩面和台阶型基岩面均带有斜度并且两者形成倒V形结构；两试验区内在基岩面上方均装填有花岗岩风化土，花岗岩风化土上表面铺设一层缓冲层；两试验区侧壁上部分别设有多个进水口、下部在基岩面较低处分别设有出水口，两试验区在花岗岩风化土所在区域的侧壁上开设有若干测压孔；还包括位于试验土槽前侧的照相机和核素识别仪；试验区侧壁上的测压孔沿竖向间隔排列，所述测压孔上安装有孔隙水压力计，所述孔隙水压力计与数据采集仪电性连接；出水口下方集水箱，所述集水箱上安装有浊度仪；试验区侧壁上的进水口沿竖向间隔排列，进水口处安装有控制水阀。

2.根据权利要求1所述的模拟花岗岩二元结构边坡的渗流试验装置，其特征在于：所述试验土槽为长方体结构并由透明有机玻璃制成，试验土槽下方设有钢架底座；出水口处设置有出水多孔板，出水多孔板上布设有孔径为1mm的出水孔。

3.根据权利要求1所述的模拟花岗岩二元结构边坡的渗流试验装置，其特征在于：所述中间隔板由上部的透水板和下部的隔水板组成，透水板上开设有若干直径为2mm的透水孔，缓冲层高度不高于透水板上位置最低的透水孔高度。

4.一种模拟花岗岩二元结构边坡的渗流试验方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的模拟花岗岩二元结构边坡的渗流试验装置，包括以下步骤：

（1）根据试验要求和试验场地安装渗流试验装置，按照试验要求利用水泥在试验区内浇筑不同形态的倾斜基岩面；

（2）将筛分之后的花岗岩风化土中粘粒掺入137Cs核素示踪剂，并充分搅混合；按照风化土的原始颗粒级配配置试验所需的试验土样，并按照一定的密实度将试验土样分层装填入试验土槽的试验区中，在花岗岩风化土顶面铺设一层厚度的粗颗粒土做缓冲层；

（3）将孔隙水压力计安装到测压孔上，启动并测试各测量仪器的工作状态，调整照相机的拍摄范围，利用核素识仪获取试验前137Cs核素示踪剂的含量和空间分布状态；

（4）打开最下方进水口的控制水阀，关闭其余控制水阀，注入渗流水，开始渗流试验；

（5）试验过程中，利用数据采集仪采集到的孔隙水压力计读数；利用照相机定时拍摄采集试验土槽中细颗粒迁移、集聚过程；记录每个时段集水箱累计出水量；利用浊度仪监测并记录每个时段流失水体中粘粒的浓度；利用核素识别仪监测137Cs示踪剂在试验土槽的含量和空间分布形态；

（6）待渗流稳定之后，土体中的粘粒不再发生迁移运动，各项监测数据无明显波动，关闭当前控制水阀，打开上一个进水口的控制水阀，提升入渗水头的高度，继续渗流试验，并利用测量系统监测各项数据的变化；

（7）当提升至最高水头达到渗流稳定或者在某一级水力梯度下试验土样的细颗粒大量流失形成明显贯通的渗流通道或聚集在基覆界面形成软弱薄层时，结束渗流试验。