管涌土地基中透水性混凝樁堵塞試驗(yàn)裝置與方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種管涌土地基中透水性混凝樁堵塞試驗(yàn)裝置，包括外套筒和內(nèi)套筒，外套筒的一段內(nèi)壁上設(shè)有內(nèi)套筒，內(nèi)套筒內(nèi)設(shè)有透水混凝土試件，內(nèi)套筒和透水混凝土試件的上方設(shè)有管涌土試件，管涌土試件上方的外套筒上設(shè)有溢水口，透水混凝土試件下方的外套筒上設(shè)有排水管，排水管的末端與水平面垂直；排水管末端設(shè)有電磁流量計(jì)；透水混凝土試件上方和下方上均設(shè)有壓力表預(yù)留孔，透水性混凝土試件的上下兩端各設(shè)有鐵絲網(wǎng)。本發(fā)明還提供了一種管涌土地基中透水性混凝樁堵塞試驗(yàn)方法，通過(guò)測(cè)試透水性混凝土試件滲透系數(shù)以及飽水試件電阻率的變化對(duì)透水性混凝土樁堵塞全過(guò)程進(jìn)行模擬，為研究管涌土中透水性混凝土樁的堵塞機(jī)理奠定基礎(chǔ)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】管涌土地基中透水性混凝粧堵塞試驗(yàn)裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管涌土地基中透水性混凝土樁堵塞試驗(yàn)裝置及方法，屬于土木工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]管涌是指在滲流水的作用下，填充在土體骨架空隙中的細(xì)顆粒被滲水帶走并形成滲流渠道的地質(zhì)現(xiàn)象，其主要發(fā)生在無(wú)粘性土土層。插入管涌土中的透水性混凝土樁在管涌現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，土體中的細(xì)顆粒很有可能堵塞透水性混凝土樁，使得透水性混凝土樁失效，因此研究管涌土中透水性混凝土樁的堵塞機(jī)理是非常有必要的。但目前缺乏管涌土中透水性混凝土樁堵塞試驗(yàn)?zāi)M裝置與方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了管涌土地基中透水性混凝樁堵塞試驗(yàn)裝置與方法，通過(guò)測(cè)試透水性混凝土試件滲透系數(shù)以及飽水試件電阻率的變化對(duì)透水性混凝土樁堵塞全過(guò)程進(jìn)行模擬，為研究管涌土中透水性混凝土樁的堵塞機(jī)理奠定基礎(chǔ)。
[0004]本發(fā)明涉及的技術(shù)目的有:建立管涌土中透水性混凝土樁堵塞試驗(yàn)?zāi)M裝置以及確定模擬試驗(yàn)方法與步驟。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0006]一種管涌土地基中透水性混凝樁堵塞試驗(yàn)裝置，包括外套筒和內(nèi)套筒，所述外套筒的一段內(nèi)壁上設(shè)有內(nèi)套筒，所述內(nèi)套筒內(nèi)設(shè)有透水混凝土試件，所述內(nèi)套筒和透水混凝土試件的上方設(shè)有管涌土試件，所述管涌土試件上方的外套筒上設(shè)有溢水口，透水混凝土試件下方的外套筒上設(shè)有排水管，所述排水管的末端與水平面垂直；所述排水管末端設(shè)有電磁流量計(jì)來(lái)測(cè)量流量；所述透水混凝土試件上方和下方上均設(shè)有壓力表預(yù)留孔，用于連接加壓力表，測(cè)量試件上下兩側(cè)壓力差，所述透水性混凝土試件的上下兩端各設(shè)有一張鐵絲網(wǎng)。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述外套筒分為上套筒和下套筒，上套筒與其下方的下套筒可拆卸連接，排水管設(shè)置在下套筒上。
[0008]所述下套筒和上套筒的交界處設(shè)有凸起，內(nèi)套筒位于該凸起上。
[0009]所述排水管的末端還與高度可調(diào)的塑料管連接，塑料管用于測(cè)量不同排水高度下管涌土對(duì)透水性混凝土的堵塞情況。
[0010]所述排水管上設(shè)有閥門(mén)。
[0011]所述透水混凝土試件和內(nèi)套筒之間還設(shè)有橡膠套。
[0012]所述管涌土試件和外套筒之間還設(shè)有橡膠套。
[0013]所述透水混凝土試件、管涌土試件均為圓柱形。
[0014]本發(fā)明的原理為:管涌是指在滲流水的作用下，填充在土體骨架空隙中的細(xì)顆粒被滲水帶走并形成滲流渠道的地質(zhì)現(xiàn)象，在管涌現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，管涌土地基中的透水性混凝土樁的空隙會(huì)被管涌土顆粒堵塞。為了模擬整個(gè)堵塞過(guò)程，發(fā)明了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí)在套筒中上側(cè)放置管涌土試件，下側(cè)放置透水性混凝土試件。用溢水口與排水口控制滲流水的水頭差以模擬不同滲流情況下管涌土的管涌現(xiàn)象。管涌土顆粒在滲流水的帶動(dòng)下會(huì)堵塞于放置在管涌土試件下方的透水性混凝土試件內(nèi)，通過(guò)觀(guān)測(cè)透水性混凝土試件的滲透系數(shù)及電阻率的變化，可以確定透水性混凝土試件的堵塞情況。
[0015]1、透水性混凝土試件孔隙率的測(cè)定:
[0016]采用量體積法測(cè)定透水性混凝土試件孔隙率，用游標(biāo)卡尺量取試件的直徑和高度，按照式(I)計(jì)算孔隙率:
【權(quán)利要求】
1.管涌土地基中透水性混凝樁堵塞試驗(yàn)裝置，其特征是，包括外套筒和內(nèi)套筒，所述外套筒的一段內(nèi)壁上設(shè)有內(nèi)套筒，所述內(nèi)套筒內(nèi)設(shè)有透水混凝土試件，所述內(nèi)套筒和透水混凝土試件的上方設(shè)有管涌土試件，所述管涌土試件上方的外套筒上設(shè)有溢水口，透水混凝土試件下方的外套筒上設(shè)有排水管，所述排水管的末端與水平面垂直；所述排水管末端設(shè)有電磁流量計(jì)；所述透水混凝土試件上方和下方上均設(shè)有壓力表預(yù)留孔，所述透水性混凝土試件的上下兩端各設(shè)有鐵絲網(wǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的管涌土地基中透水性混凝樁堵塞試驗(yàn)裝置，其特征是，所述外套筒分為上套筒和下套筒，上套筒與其下方的下套筒可拆卸連接，排水管設(shè)置在下套筒上。
3.如權(quán)利要求2所述的管涌土地基中透水性混凝樁堵塞試驗(yàn)裝置，其特征是，所述下套筒和上套筒的交界處設(shè)有凸起，內(nèi)套筒位于該凸起上。
4.如權(quán)利要求1所述的管涌土地基中透水性混凝樁堵塞試驗(yàn)裝置，其特征是，所述排水管的末端還與高度可調(diào)的塑料管連接。
5.如權(quán)利要求1所述的管涌土地基中透水性混凝樁堵塞試驗(yàn)裝置，其特征是，所述透水混凝土試件和內(nèi)套筒之間還設(shè)有橡膠套。
6.如權(quán)利要求1所述的管涌土地基中透水性混凝樁堵塞試驗(yàn)裝置，其特征是，所述管涌土試件和外套筒之間還設(shè)有橡膠套。
7.如權(quán)利要求1所述的管涌土地基中透水性混凝樁堵塞試驗(yàn)裝置，其特征是，所述透水混凝土試件、管涌土試件均為圓柱形。
8.如權(quán)利要求1所述的管涌土地基中透水性混凝樁堵塞試驗(yàn)方法，其特征是，包括如下步驟: (1)測(cè)定透水性混凝土試件的孔隙率:將透水性混凝土試件兩端分別切去一部分，并測(cè)得切去后的試件高度，用體積法測(cè)出透水性混凝土試件的孔隙率； (2)測(cè)定透水性混凝土試件的滲透系數(shù): 1)根據(jù)透水性混凝土試件直徑，計(jì)算出透水性混凝土試件橫截面積A； 2)將透水性混凝土試件放入NaCl溶液中浸泡一定時(shí)間，保證所有連通的孔隙都能浸透； 3)將透水性混凝土試件取出，擦干表面并在側(cè)面涂抹黃油，然后敷以柔性橡膠墊層，安裝在內(nèi)套筒處； 4)向外套筒開(kāi)始緩慢注水，水流自上而下灌滿(mǎn)整個(gè)外套筒，且溢水口開(kāi)始溢流；使水滲流一段時(shí)間，待水流穩(wěn)定且氣泡排凈后開(kāi)始測(cè)試； 5)讀取在線(xiàn)紀(jì)錄的排水管上的電磁流量計(jì)的流量，取曲線(xiàn)平穩(wěn)時(shí)的Q值；根據(jù)在線(xiàn)紀(jì)錄的透水性混凝土試件上、下表面的壓力之差確定水力坡度J ； 6)利用達(dá)西定律求滲透系數(shù)k。
9.如權(quán)利要求1所述的管涌土地基中透水性混凝樁堵塞試驗(yàn)方法，其特征是，包括如下步驟: (1)測(cè)定透水性混凝土試件的孔隙率:將透水性混凝土試件兩端分別切去一部分，并測(cè)得切去后的試件高度，用體積法測(cè)出透水性混凝土試件的孔隙率； (2)測(cè)定透水性混凝土試件的滲透系數(shù): I)根據(jù)透水性混凝土試件直徑，計(jì)算出透水性混凝土試件橫截面積A ；2)將透水性混凝土試件放入NaCl溶液中浸泡一定時(shí)間，保證所有連通的孔隙都能浸透； 3)將透水性混凝土試件取出，擦干表面并在側(cè)面涂抹黃油，然后敷以柔性橡膠墊層，安裝在內(nèi)套筒處； 4)在滲透系數(shù)測(cè)定后，將制作好的管涌土試件側(cè)壁包裹上柔性橡膠墊層后，放入外套筒中； 5)向外套筒開(kāi)始緩慢注水，水流自上而下灌滿(mǎn)整個(gè)外套筒，且溢水口開(kāi)始溢流；使水滲流一段時(shí)間，待水流穩(wěn)定且氣泡排凈后開(kāi)始測(cè)試； 6)觀(guān)察在線(xiàn)紀(jì)錄的排水管的流量，待流量Q1穩(wěn)定后，利用達(dá)西定律，求堵塞后的透水混凝土試件的滲透系數(shù)Ic1。
10.如權(quán)利要求1所述的管涌土地基中透水性混凝樁堵塞試驗(yàn)方法，其特征是，包括如下步驟: (1)測(cè)定透水性混凝土試件的孔隙率:將透水性混凝土試件兩端分別切去一部分，并測(cè)得切去后的試件高度，用體積法測(cè)出透水性混凝土試件的孔隙率； (2)測(cè)定透水性混凝土試件的滲透系數(shù): 1)根據(jù)透水性混凝土試件直徑，計(jì)算出透水性混凝土試件橫截面積A； 2)將透水性混凝土試件放入NaCl溶液中浸泡一定時(shí)間，保證所有連通的孔隙都能浸透； 3)將透水性混凝土試件取出，擦干表面并在側(cè)面涂抹黃油，然后敷以柔性橡膠墊層，安裝在內(nèi)套筒處； 4)在滲透系數(shù)測(cè)定后，將制作好的管涌土試件側(cè)壁包裹上柔性橡膠墊層后，放入外套筒中； 5)向外套筒開(kāi)始緩慢注水，水流自上而下灌滿(mǎn)整個(gè)外套筒，且溢水口開(kāi)始溢流；使水滲流一段時(shí)間，待水流穩(wěn)定且氣泡排凈后開(kāi)始測(cè)試； 6)同時(shí)給透水混凝土試件上下表面通交流電壓U，并通過(guò)在線(xiàn)記錄的萬(wàn)用表測(cè)量通過(guò)試件上下表面的電流I，利用R=U/I，得到試件電阻R，計(jì)算出相應(yīng)的電阻率λ。
【文檔編號(hào)】G01N27/04GK103439237SQ201310391412
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】崔新壯, 張炯, 高智珺, 楊為民, 隋偉, 湯濰澤 申請(qǐng)人:山東大學(xué)