[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

说明书

本发明公开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，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、渗透筒、透水石层、盖板；所述竖向加载模块包括施力器、应力测量计、传力弹簧；所述可变水压加水模块包括供水容器、变压水头管、管夹、容量调节夹、进水管夹、连接软管；所述支撑模块包括立柱、上横梁、下横梁、支撑台、支撑夹。本发明的有益效果：解决了原状膨胀土在不同上覆荷载及可变水压下的渗透系数测定试验；适用任何粘性土渗透性的研究；组装快速、可靠稳定。

技术领域

本发明属于膨胀土路基渗透系数测定装置，具体的是测定膨胀土在不同上覆荷载及可变水压下的渗透系数。

背景技术

膨胀土是一种吸水膨胀、失水收缩、含有较多膨胀性粘土矿物的非饱和土。在膨胀土地区建设运营中路基上拱变形的病害普遍存在且是亟待解决的技术难题。降雨入渗、路堑的开挖引起地下水位上升进入膨胀土是路基膨胀的主要原因。膨胀土分布广泛，在世界六大洲的40多个国家都有分布。我国膨胀土分布广，先后己有20多个省市发现有膨胀土，其中主要分布在河南、湖北、广东、云南等省，内蒙、东北等地也有发现。我国国民经济的不断发展，交通事业日新月异，高挖深填已不可避免，而西部大部分省份是我国膨胀土危害最为严重的地区，每年因膨胀土造成的经济损失估计达150亿美元。

膨胀土所引起的工程问题主要包括地基变形问题及边坡稳定问题。膨胀土吸水体积增大而产生膨胀，可使建筑在地基上的道路或其它建筑物产生隆起。由于膨胀土－水体系中水介质的变化而引起土中内应力的改变，从而导致土体积的膨胀与收缩。假如只有膨胀土的存在，而没有水介质参与相互作用，或土中含水量保持恒定，不发生水分的迁移变化时，所谓土的膨胀与收缩都将不可能显示。有的即使在膨胀土－水体系中出现含水量增加的现象，如若土中产生的膨胀力不能突破外部荷载的阻抗，同样也不可能见到有土体积膨胀的现象发生。然而，此时在土体内部确是积储了相当的膨胀潜势，一旦膨胀力突破外部阻抗或外部荷载在某种条件下被解除，土体则即刻显示其强烈的膨胀。同样，在膨胀土－水体系中，如果含水量已经小到一定程度，即土体已处于比较干燥的状态，此时含水量即使再继续减小，其土体积的收缩也将是很微弱的，然而，一旦吸水则膨胀却十分惊人。

针对土体的渗透性的研究和渗透系数测定，相关学者们进行了大量的探索，如土壤渗透仪、GDS三轴仪，这些仪器在研究各种土体的渗透性中发挥了重要作用。

现有技术一：常水头土壤渗透仪，主要由渗水部分和击实部分组成。渗水部件由筒身、渗水板、刻度板、测压管等组成，在刻度板上装有三个测压管，其间距为100±0.44mm，水位的测读可由安装在筒上的刻度板的刻度读出，测压管接头内均装有铜丝布以防止细砂粒在试验时随水流出。渗水筒下部有一排水孔，松开螺栓即可放出污水。击实部分备有木锤，以击实试样。试验时将试样分层装入圆筒，用木锤轻轻击实到一定厚度，以控制其孔隙比，然后连接供水管和调节管，并由调节管中进水，微开止水夹使试样逐渐饱和，测压管水位稳定后，记录测压管水位。计算各测压管间的水位差，开动秒表，同时用量筒接取一定时间的渗透水量，并重复1次，最后计算渗透系数。该仪器主要用于砂类土及含少量砾的无凝聚性土在常水头下的渗透性测定。

现有技术一存在以下缺点：主要用于砂类土及含少量砾的无凝聚性土在常水头下的渗透性测定，不适用于粘性土，如膨胀土。