[发明专利]一种高铁不同上覆荷载及可变水压下膨胀土渗透仪及其使用方法

权利要求书

1.一种高铁不同上覆荷载及可变水压下膨胀土渗透仪，其特征是：包括侧限约束均匀渗透模块、竖向加载模块、可变水压加水模块、支撑模块；

所述侧限约束均匀渗透模块包括底座（16）、渗透筒（14）、透水石层（15）、盖板（13）；所述竖向加载模块包括施力器（5）、应力测量计（6）、传力弹簧（12）；所述可变水压加水模块包括供水容器（21）、变压水头管（22）、管夹（23）、容量调节夹（24）、进水管夹（18）、连接软管；所述支撑模块包括立柱（4）、上横梁（7）、下横梁（9）、支撑台（20）、支撑夹（34）；

所述渗透筒（14）底部密封固定在底座（16）上，渗透筒（14）范围内的底座（16）中设有盛水槽（26），盛水槽（26）连通有排气管（28）、进水管（29），排气管（28）上设有排气管夹/阀（17）；盛水槽（26）之上依次是透水石层（15）、土样（27）、透水石层（15）、盖板（13）、传力弹簧（12）、下横梁（9）、应力测量计（6）、施力器（5）、上横梁（7）；上横梁（7）、下横梁（9）可移动的连接在立柱（4）上，立柱（4）底部固定在底座（16）上；施力器（5）固定在上横梁（7）底部，施力器（5）的顶端与应力测量计（6）一端接触，应力测量计（6）另一端与下横梁（9）接触，传力弹簧（12）顶端与下横梁（9）接触、底端与盖板（13）接触；盖板（13）底侧设有倒置槽（30），倒置槽（30）顶部连通有出水管（10），盖板（13）侧壁开设有环形凹槽，环形凹槽中放置有密封环（11）；变压水头管（22）底部连通一个四通管，四通管的一个管头通过连接软管连通供水容器（21）、一个管头通过连接软管连通进水管（29）、一个管头连通排液管（31），排液管（31）设容量调节夹（24），变压水头管（22）与供水容器（21）间的管路上设管夹（23），变压水头管（22）与进水管（29）间的管路上设进水管夹（18）；供水容器（21）由支撑台（20）支撑，变压水头管（22）由支撑夹（34）夹持固定，支撑夹（34）的夹体的高度可调节；变压水头管（22）上设有容量刻度值，供水容器（21）内的液面高于变压水头管（22）的最大容量刻度值。

2.根据权利要求1所述的一种高铁不同上覆荷载及可变水压下膨胀土渗透仪，其特征是：所述施力器（5）是手动分离式液压千斤顶，由油缸（1）、手柄（2）、油压表（3）、顶升体组成，顶升体连接固定在上横梁（7）底部，顶升体推杆末端与应力测量计（6）顶触。

3.根据权利要求1所述的一种高铁不同上覆荷载及可变水压下膨胀土渗透仪，其特征是：所述传力弹簧（12）与下横梁（9）、盖板（13）是可拆卸连接，下横梁（9）底部、盖板（13）上部设置对应的圆柱凸体（32），传力弹簧（12）套接于上、下的圆柱凸体（32）。

4.根据权利要求1所述的一种高铁不同上覆荷载及可变水压下膨胀土渗透仪，其特征是：立柱（4）底部与底座（16）是可拆卸连接，立柱（4）底部有外螺纹，底座（16）中设内螺纹孔，外螺纹旋入内螺纹孔中。

5.根据权利要求1所述的一种高铁不同上覆荷载及可变水压下膨胀土渗透仪，其特征是：所述上横梁（7）、下横梁（9）与立柱（4）的可移动连接的一种方式是套接，立柱（4）是螺纹杆，上横梁（7）、下横梁（9），上下位置可调，上横梁（7）、下横梁（9）位置确定后通过上、下的螺母（8）紧固。

6.根据权利要求1所述的一种高铁不同上覆荷载及可变水压下膨胀土渗透仪，其特征是：渗透筒（14）与底座（16）是可拆卸连接，渗透筒（14）下部外沿设凸圈，渗透筒（14）底部与底座（16）间设密封垫圈（33），凸圈与底座（16）通过螺栓紧固。

7.一种权利要求1所述高铁不同上覆荷载及可变水压下膨胀土渗透仪的使用方法，首先根据试验方案加工好土样，将底座（16）与渗透筒（14）安装好，在底座（16）放置透水石层（15），将土样（27）放入渗透筒（14）内，土样（27）上面依次放置透水石、盖板，准备加载时，先将施力器（5）、上横梁（7）、立柱（4）安装，使得盖板（13）、下横梁（9）、传力弹簧（12）、施力器（5）之间紧密接触，这时下横梁（9）没有固定，由施力器（5）施加试验设计的上覆荷载，同时由应力数显器（25）读取应力值，当应力值达到试验设计值时，停止加压，把下横梁固定在其所在的高度位置；关闭管夹（23）、容量调节夹（24），供水容器（21）中注入足量水，打开排气管夹/阀（17）、进水管夹（18），然后打开管夹（23），水进入盛水槽（26），排除其中的空气，直至排气管（28）流出的水中无夹带气泡为止；关闭排气管夹/阀（17）、进水管夹（18），水进入变压水头管（22）中，到达一定刻度后，关闭管夹（23），用容量调节夹（24）微调变压水头管（22）的水量，使水位降至所选定的开始水头H₁时，打开进水管夹（18），开使计时，经过时间t后，测记终了水头H₂，得到H₁与H₂的体积差值，重复多次测记，并根据渗透系数计算公式得到所测膨胀土土样的渗透系数，需注意的是盛水槽（26）、倒置槽（30）、出水管（10）、排气管（28）、进水管（29）内部空间占的体积中的水要排除在外。