[发明专利]一种沿湖路堤渗流和变形特征试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种沿湖路堤土体渗流和变形特征试验装置。该装置可以模拟沿湖路堤在单侧浸水条件下路堤土含水率、孔隙水压力、土压力以及变形等一系列变化。此发明还涉及该试验装置的使用方法。

背景技术

目前，路堤的浸水变形已经成为公路、铁路领域不可忽视的问题，由路堤变形引起的交通事故时有发生。尤其是沿湖路堤的浸水沉降变形问题尤其的严重，路堤在单侧浸水情况下发生不均匀的沉降，可见水进入路堤土体是引起沉降变形的主要原因。水在路堤土体引起沉降的同时伴随着土体孔隙水压力、含水率、土压力等一系列的改变。本实验装置以及试验方法对沿湖路堤在单侧浸水条件下土体的渗流以及变形特征的研究具有重大意义。

现有对土体进行的浸水沉降试验大部分针对黄土，试验方法大都是针对降雨条件下对土体沉降试验，并没有对土体单侧浸水条件下土的渗流以及沉降变形做相关的试验，更没有系统对路堤土体渗流期间沉降变形与土体含水率、土压力、孔隙水压力之间的关系进行研究。因此设计了一种能够模拟沿湖路堤单侧浸水条件下观察土体渗流和变形的装置，该装置也要实现对土体含水率、孔隙水压力、土压力等变化的持续观测，以便分析上述变化与土体变形的关系

发明内容

本发明要解决的问题是设计一种沿湖路堤在单侧浸水条件下观测路堤土渗流以及变形特征的试验装置，并且能够持续观察在渗流过程中土体含水率、孔隙水压力、土压力等一系列的变化。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种沿湖路堤渗流和变形特征试验装置，该装置分为三个部分，第一部分为试验装置，包括矩形有机玻璃容器、多孔有机玻璃隔板；第二部分为测量装置，包括土压力盒、孔隙水压力计、含水率测试仪、沉降杆、应力应变测试仪；第三部分为供水装置，包括水箱、增压泵、流量控制器、导水管。

所述沿湖路堤渗流和变形特征试验装置整体布局是：在矩形有机玻璃容器其中一个短边侧面设有出水口，所述出水口内侧固定多孔有机玻璃隔板；所述在矩形有机玻璃容器的长边侧壁钻有48个钻孔，这48个钻孔用来安装含水率测试仪、土压力盒、孔隙水压力计；所述土压力盒、孔隙水压力计与矩形有机玻璃容器外部的应力应变测试仪相连；所述矩形有机玻璃容器的外部设有供水装置包括水箱、增压泵、流量控制器、导水管；所述矩形有机玻璃容器的上部设有固定尺用来固定沉降杆。

所述矩形有机玻璃容器由有机玻璃制成，该容器的长边为1240mm，短边为540mm，高度为1820mm，矩形有机玻璃容器的壁厚为20mm；矩形有机玻璃容器其中一个长边所在的侧面钻孔24个，分为4列每列钻孔6个，每个钻孔的直径为15mm，并且上下左右相邻两钻孔圆心之间的距离为240mm，最底层钻孔的圆心距离矩形有机玻璃容器内侧底部240mm；在这24个钻孔的对称位置另外钻24个直径为20mm的钻孔；在这48个钻孔设置完毕后，在矩形有机玻璃容器其中一个短边所在侧面距离顶部100mm的中间位置设置一个直径为20mm的出水口。

所述多孔有机玻璃隔板距离出水口内侧20mm的位置固定，该多孔有机玻璃隔板厚为5mm、长边为498mm高度为1680mm其面上均匀布满直径为3mm的圆孔。

所述固定尺为长540mm,宽20mm，厚10mm有机玻璃制成，在固定尺中心位置设有直径为18mm的圆孔，距离该圆孔圆心120mm的上下位置分别设置两个相同直径的圆孔，固定尺上的这3个圆孔用来安装沉降杆，这样的固定尺一共设置4个，固定尺之间的间隔为240mm。

所述沉降杆包括内杆以及护筒，其中护筒直径为16mm固定在固定尺上，当矩形有机玻璃容器内的土体沉降时内杆就会同步下沉，内杆上标有刻度，量程为0～100mm，精度为1mm。

本发明提供一种沿湖路堤渗流和变形特征试验装置及其试验方法，试验步骤如下：

步骤一、检查试验装置各部分是否可用，固定好多孔有机玻璃隔板，并准备好试验所需要的土体；

步骤二、将土体按照试验所需要的压实度和含水率进行分层填筑，在填土过程中每当到达直径为15mm钻孔时安装含水率测试仪，当到达直径为20mm的钻孔时安装土压力盒、孔隙水压力计并将这两种装置导线在钻孔处引出，并且保证两者之间的水平距离为20mm，然后用玻璃胶将钻孔封堵；

步骤三、继续填土直到填土的高度到达1680mm，然后在多孔有机玻璃隔板与矩形有机玻璃容器之间填筑直径大于3mm的砂砾,填筑砂砾的高度为1680mm；

步骤四、将固定尺以及沉降杆安装完毕，然后将含水率测试仪通电调试好，并将土压力盒和孔隙水压力计分别与应力应变测试仪相连并调试好装置；