一種土體滲流過程和變形特征試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種土體滲流過程和變形特征試驗(yàn)裝置，該裝置分為三個(gè)部分，第一部分為試驗(yàn)裝置，包括有機(jī)玻璃圓筒、有機(jī)玻璃圓蓋、海綿、透水石；第二部分為測(cè)量裝置，包括陶瓷張力計(jì)、微型土壓力盒、孔隙水壓力計(jì)、含水率測(cè)試儀、刻度尺、應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試儀；第三部分為降雨裝置，包括水箱、增壓泵、電子流量控制器、噴頭。以上三個(gè)部分結(jié)合緊密、共同工作。通過降雨裝置模擬對(duì)土體的降雨過程，利用埋在不同土層的測(cè)量裝置分別觀測(cè)土體在滲流過程中土體內(nèi)部孔隙率，孔隙水壓力，含水率，土壓力及其變形等一系列的變化，得到不同土體，在不同降雨強(qiáng)度條件下的滲流過程規(guī)律。
【專利說明】
一種土體滲流過程和變形特征試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種可以監(jiān)測(cè)土體在降雨入滲過程中含水率、孔隙水壓力、表面沉降以及土壓力變化的試驗(yàn)裝置，本發(fā)明可以用于分析不同土質(zhì)、不同顆粒級(jí)配、不同降雨時(shí)間以及降雨強(qiáng)度對(duì)路堤邊坡或路塹邊坡內(nèi)部滲流特征的影響。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)東南、西南部地區(qū)多為山地丘陵地貌，在降雨影響下滑坡時(shí)有發(fā)生。大量的統(tǒng)計(jì)資料顯示，大部分山體滑坡都是發(fā)生在降雨期間或降雨之后，可見降雨引起的土體內(nèi)部滲流場(chǎng)變化是導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的主要原因，因此在降雨過程中邊坡內(nèi)部的滲流過程一直是巖土工程界的研究重點(diǎn)。降雨引起的滲流過程會(huì)引起土體孔隙水壓力、含水率、土壓力變化等一系列的改變，而不同類型土質(zhì)、不同降雨強(qiáng)度以及降雨時(shí)間均會(huì)對(duì)上述滲流特征產(chǎn)生影響。本試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法對(duì)土體滲流過程以及變形特征方面的研究具有重大的意義。
[0003]現(xiàn)有對(duì)土體進(jìn)行室內(nèi)模型試驗(yàn)的方法主要是對(duì)土體進(jìn)行模擬降雨，測(cè)定土體在不同含水率下土體的一些強(qiáng)度指標(biāo)，分析某幾個(gè)特定含水率情況下的土體強(qiáng)度參數(shù)，而目前還沒有可以對(duì)土體在滲流過程當(dāng)中所產(chǎn)生的一系列持續(xù)性變化進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)的裝置。因此設(shè)計(jì)一種可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在降雨入滲過程中土體含水率、孔隙水壓力、表面沉降以及土壓力變化的裝置是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是設(shè)計(jì)一種觀察土體滲流過程及其變形特征的試驗(yàn)裝置，用于測(cè)定水流在單項(xiàng)滲流過程中土體內(nèi)部孔隙水壓力、含水率、變形及其應(yīng)力變化，同時(shí)也可以考慮土體類型，顆粒級(jí)配組成對(duì)上述各特征變量的影響。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種土體滲流過程和變形特征試驗(yàn)裝置，該裝置分為三個(gè)部分，第一部分為試驗(yàn)裝置，包括有機(jī)玻璃圓筒、有機(jī)玻璃圓蓋、海綿、透水石;第二部分為測(cè)量裝置，包括陶瓷張力計(jì)、土壓力盒、孔隙水壓力計(jì)、含水率測(cè)試儀、刻度尺、應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試儀;第三部分為降雨裝置，包括水箱、增壓栗、電子流量控制器、噴頭。以上三個(gè)部分結(jié)合緊密、共同工作。
[0006]所述的有機(jī)玻璃圓筒由剛度較高的有機(jī)玻璃制成，該圓筒的高度為800mm，內(nèi)側(cè)直徑390mm，外側(cè)直徑400mm;將有機(jī)玻璃圓筒側(cè)壁任意豎向位置鉆8個(gè)直徑為28mm的圓孔，第一個(gè)鉆孔的圓心距離有機(jī)玻璃圓筒的底部為50mm，以第一個(gè)鉆孔的圓心為參考點(diǎn)在豎向位置相鄰兩孔之間距離為80mm;在上述圓孔的對(duì)稱位置鉆8個(gè)直徑為1mm的圓孔，這些圓孔設(shè)置完畢后在此列圓孔的最底部另鉆有直徑為15_的圓孔作為進(jìn)、泄水口。
[0007]所述有機(jī)玻璃圓蓋直徑為410mm，厚度為10mm，在降雨裝置模擬降雨后，及時(shí)將圓蓋設(shè)置在有機(jī)玻璃圓筒的頂部，防止水分的蒸發(fā)。
[0008]所述透水石設(shè)置在有機(jī)玻璃圓筒的底部，水分可以自由的通過而土顆粒卻不能通過，防止土體堵塞底部圓孔從而保證進(jìn)、泄水口的正常使用，該透水石的厚度為30mm。
[0009]所述陶瓷張力計(jì)其測(cè)量范圍為O?10kPa,精度為2kPa，在每個(gè)直徑為28mm圓孔處埋入陶瓷張力計(jì)，該張力計(jì)的顯示表盤在有機(jī)玻璃圓筒的外部并用玻璃膠進(jìn)行固定，注意陶瓷張力計(jì)必須固定牢固，防止試驗(yàn)時(shí)對(duì)土體產(chǎn)生擾動(dòng)。
[0010]所述孔隙水壓力計(jì)測(cè)量范圍O?50kPa，精度0.04kPa，試驗(yàn)時(shí)每填土 80mm埋入一個(gè)孔隙水壓計(jì)，該裝置的導(dǎo)線緊靠有機(jī)玻璃圓筒的側(cè)壁并在該圓筒的頂部統(tǒng)一引出來，導(dǎo)線的另一端連接應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試儀以便讀取數(shù)據(jù)。
[0011 ] 所述土壓力盒測(cè)量范圍O?50kP，精度0.04kPa，試驗(yàn)時(shí)每填土 80mm時(shí)埋入一個(gè)土壓力盒，該裝置的導(dǎo)線緊靠有機(jī)玻璃圓筒的側(cè)壁并在該圓筒的頂部統(tǒng)一引出來，導(dǎo)線的另一端連接應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試儀以便讀取數(shù)據(jù)。
[0012]所述含水率測(cè)試儀該儀器分為讀數(shù)單元與測(cè)量單元，要求的測(cè)量含水率范圍O?100 %，精度為0.1 %，有機(jī)玻璃圓筒的側(cè)壁上每個(gè)直徑為I Omm的圓孔位置埋入該裝置的測(cè)量單元，連接讀數(shù)單元與測(cè)量單元之間的導(dǎo)線在圓孔處穿出并用玻璃膠將圓孔處密封，其讀數(shù)單元在有機(jī)玻璃圓筒的外部。
[0013]所述刻度尺必須保證在填土過程中以及填土完成后的豎直，這樣才能保證測(cè)量的土體沉降值準(zhǔn)確。
[0014]所述模擬降雨的裝置，包括水箱、電子流量控制器、噴頭、增壓栗，其中水箱由厚度為1mm的有機(jī)玻璃制成，容量達(dá)到12L，增壓栗的最大壓力6kPa，電子流量控制器控制范圍20?200ml/min，精度lml/min，噴頭流量范圍20?200ml/min，利用以上幾種裝置可以有效地的控制降雨的強(qiáng)度。
[0015]采用上述技術(shù)方案的土體滲流過程及其變形特征試驗(yàn)裝置，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于:在試驗(yàn)裝置有機(jī)玻璃圓筒的側(cè)壁不同位置進(jìn)行了打孔設(shè)計(jì)，這樣可以通過安裝在不同土層的設(shè)備對(duì)土體的滲流進(jìn)行持續(xù)、全方位的觀測(cè)，該試驗(yàn)裝置真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)土體滲流過程及其變形特征的研究需要。
[0016]本發(fā)明試驗(yàn)裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，成本低廉，拆裝方便，可以重復(fù)利用。該試驗(yàn)裝置可以研究不同土體類型，不同土體顆粒級(jí)配的滲流過程及其變形特征。此外模擬降雨裝置調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便、易于控制，可以模擬不同強(qiáng)度的降雨過程。試驗(yàn)裝置的主體有機(jī)玻璃圓筒底部設(shè)置進(jìn)、泄水口，以便調(diào)節(jié)所測(cè)試土體的初始水位，可以方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)不同初始水位下土體滲流過程的觀測(cè)。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明整體側(cè)視圖
[0018]圖2是本發(fā)明有機(jī)玻璃圓筒的整體圖
[0019]圖3是本發(fā)明有機(jī)玻璃圓筒的正視圖
[0020]圖4是本發(fā)明有機(jī)玻璃圓筒的左視圖
[0021]圖5是本發(fā)明有機(jī)玻璃圓蓋
[0022]圖6是本發(fā)明降雨裝置的整體圖
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說明一種土體滲流過程和變形特征試驗(yàn)裝置的【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1該裝置主要包括有機(jī)玻璃圓筒(1)、有機(jī)玻璃圓蓋(2)、海綿(3)、透水石(4)、陶瓷張力計(jì)(5)、土壓力盒(6)、孔隙水壓力計(jì)(7)、含水率測(cè)試儀(8)、刻度尺(9)、應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試儀(10)、水箱(11)、增壓栗(12)、電子流量控制器(13)、噴頭(14)。在有機(jī)玻璃圓筒(I)的筒壁鉆有一定數(shù)量的圓孔，這些圓孔用來安裝陶瓷張力計(jì)(5)、含水率測(cè)試儀(8)等裝置；在有機(jī)玻璃圓筒(I)的頂部設(shè)有水箱(11)、噴頭(14)電子流量控制器(13)、增壓栗(12)用來模擬降雨過程以及降雨的強(qiáng)度;有機(jī)玻璃圓筒(I)底部設(shè)有進(jìn)、泄水口以便于調(diào)節(jié)所測(cè)土體的初始水位。
[0025]如圖2、3、4有機(jī)玻璃圓筒由剛度較高的有機(jī)玻璃制成，該圓筒的高度為800mm，內(nèi)側(cè)直徑390mm，外側(cè)直徑400mm;將有機(jī)玻璃圓筒側(cè)壁任意豎向位置鉆8個(gè)直徑為28mm的圓孔，第一個(gè)鉆孔的圓心距離有機(jī)玻璃圓筒的底部為50mm，以第一個(gè)鉆孔的圓心為參考點(diǎn)在豎向位置相鄰兩孔之間距離為80mm;在上述圓孔的對(duì)稱位置鉆8個(gè)直徑為1mm的圓孔，這些圓孔設(shè)置完畢后在此列圓孔的最底部另鉆有直徑為15mm的圓孔作為進(jìn)、泄水口。
[0026]如圖5有機(jī)玻璃圓蓋直徑為410_，厚度為10_，在裝置模擬降雨后，及時(shí)將圓蓋設(shè)置在有機(jī)玻璃圓筒的頂部，防止水分的蒸發(fā)。
[0027]如圖6降雨裝置，水箱由厚度為1mm的有機(jī)玻璃制成，容量達(dá)到12L，增壓栗的最大壓力6kPa，電子流量控制器控制范圍20?200ml/min，精度lml/min，噴頭流量范圍20?200ml/mino
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種土體滲流過程和變形特征試驗(yàn)裝置，其特征在于:該裝置主要包括:有機(jī)玻璃圓筒(I)、有機(jī)玻璃圓蓋(2)、海綿(3)、透水石(4)、陶瓷張力計(jì)(5)、土壓力盒(6)、孔隙水壓力計(jì)(7)、含水率測(cè)試儀(8)、刻度尺(9)、應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試儀(10)、水箱(11)、增壓栗(12)、電子流量控制器(13)、噴頭(14);在所述有機(jī)玻璃圓筒(I)的筒壁鉆有一定數(shù)量的圓孔，這些圓孔用來安裝陶瓷張力計(jì)(5)、含水率測(cè)試儀(8)、孔隙水壓力計(jì)(7)、土壓力盒(6);所述有機(jī)玻璃圓筒(I)的頂部設(shè)有水箱(11)、噴頭(14)電子流量控制器(13)、增壓栗(12)用來模擬降雨過程以及降雨的強(qiáng)度;所述有機(jī)玻璃圓筒(I)底部設(shè)有進(jìn)、泄水口以便于調(diào)節(jié)所測(cè)土體的初始水位;所述有機(jī)玻璃圓筒(I)底部設(shè)有透水石防止土顆粒堵塞有機(jī)玻璃圓筒的進(jìn)、泄水□ O2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種土體滲流過程和變形特征試驗(yàn)裝置，其特征在于:有機(jī)玻璃圓筒(I)由有機(jī)玻璃制成，該圓筒的高度為800mm，內(nèi)側(cè)直徑390mm，外側(cè)直徑400mm;將有機(jī)玻璃圓筒(I)側(cè)壁任意一個(gè)豎直方向上鉆8個(gè)直徑為28mm的圓孔，第一個(gè)鉆孔的圓心距離有機(jī)玻璃圓筒(I)的底部為50mm，以第一個(gè)鉆孔的圓心為參考點(diǎn)在豎向位置相鄰兩孔之間距離為80mm;在上述圓孔的對(duì)稱位置鉆8個(gè)直徑為1mm的圓孔，這些圓孔設(shè)置完畢后在此列圓孔的最底部另鉆有直徑為15mm的圓孔作為進(jìn)、泄水口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種土體滲流過程和變形特征試驗(yàn)裝置，其特征在于:陶瓷張力計(jì)(5)其測(cè)量范圍為O?10kPa，精度為2 kPa，在每個(gè)直徑為28mm圓孔處埋入陶瓷張力計(jì)(5)，該張力計(jì)的顯示表盤在有機(jī)玻璃圓筒的外部并用玻璃膠進(jìn)行固定，確保陶瓷張力計(jì)(5)固定牢固，防止在試驗(yàn)時(shí)對(duì)土體產(chǎn)生擾動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種土體滲流過程和變形特征試驗(yàn)裝置，其特征在于:孔隙水壓力計(jì)(7)測(cè)量范圍O?50 kPa，精度0.04 kPa，試驗(yàn)時(shí)每填土80mm時(shí)埋入一個(gè)孔隙水壓力計(jì)(7)，該裝置的導(dǎo)線緊靠有機(jī)玻璃圓筒(I)的側(cè)壁并在該圓筒的頂部統(tǒng)一引出來，導(dǎo)線的另一端連接應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試儀(10)以便讀取數(shù)據(jù)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種土體滲流過程和變形特征試驗(yàn)裝置，其特征在于:土壓力盒測(cè)量范圍O?50kP，精度0.04kPa，試驗(yàn)時(shí)每填土80mm時(shí)埋入一個(gè)土壓力盒(6)，該裝置的導(dǎo)線緊靠有機(jī)玻璃圓筒(I)的側(cè)壁并在該圓筒的頂部統(tǒng)一引出來，導(dǎo)線的另一端連接應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試儀(10)以便讀取數(shù)據(jù)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種土體滲流過程和變形特征試驗(yàn)裝置，其特征在于:含水率測(cè)試儀分為讀數(shù)單元與測(cè)量單元，要求測(cè)量含水率范圍O?100%，精度為0.1%，有機(jī)玻璃圓筒(I)的側(cè)壁上每個(gè)直徑為1mm的圓孔位置埋入該裝置的測(cè)量單元，連接讀數(shù)單元與測(cè)量單元之間的導(dǎo)線在圓孔處穿出并用玻璃膠將圓孔處密封，其讀數(shù)單元在有機(jī)玻璃圓筒(I)的外部。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種土體滲流過程和變形特征試驗(yàn)裝置，其特征在于:模擬降雨的裝置，包括水箱(11)、電子流量控制器(13)、噴頭(14)、增壓栗(12)，其特征是:水箱有厚度為1mm的有機(jī)玻璃制成，容量達(dá)到12L以上，增壓栗的最大壓力6kPa，電子流量控制器控制范圍20?200ml/min，精度lml/min，該模擬降雨的裝置可以有效地的控制降雨的強(qiáng)度。
【文檔編號(hào)】G01N33/24GK205607987SQ201620183684
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】曾鈴, 劉登生, 史振寧
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)沙理工大學(xué)