[发明专利]一种土心墙水力劈裂的试验装置

说明书

本发明公开了一种土心墙水力劈裂的试验装置，于水利工程技术领域，包括顶盖、底座、透水板、位于透水板下方的样品试验腔、轴向压力测量组件、孔隙水压组件和围压组件。顶盖、底座和样品试验腔形成中空密封结构，所述孔隙水压组件位于样品试验腔内部。围压组件位于样品试验腔外部，将样品试验腔包裹在内。轴向压力测量组件包括钢轴、阻尼装置和位于阻尼装置上的荷载传感器。顶盖上设置有钢轴通道，钢轴贯穿钢轴通道与阻尼装置连接。阻尼装置位于透水板中心的上方，并与透水板连接。透水板直径与样品试验腔直径相等。本发明可用于研究粘土和反滤联合作用下的抗渗机理，且可准确模拟心墙粘土和反滤层受力不等的应力状况。

技术领域

本发明涉及一种土心墙水力劈裂的试验装置，属于水利工程技术领域。

背景技术

目前，高粘土心墙坝的水力劈裂试验可分为室内试验、现场试验和模型试验。其中，室内试验一般采用中心开孔(圆柱形孔)或开缝(“信封”形裂缝)的圆柱体试样(厚壁或薄壁圆筒)或长方体试样，在试样的中心孔或狭缝中注水，直至试样被劈开，以此来探讨水力劈裂的发生条件、裂缝的发展形态及其影响因素等。室内试验便于准确控制试验条件，可重复性强，因此被广泛应用。

但是，现有的土石坝心墙水力劈裂室内试验仍存在以下缺陷：1、粘土试样在搬移过程中，易发生变形、致使试样强度降低或初始应力状态变化等。2、心墙试样未考虑反滤层的影响，不能模拟粘土和反滤联合作用。3、未考虑心墙粘土和反滤层受力不等的状况，无法准确地模拟心墙料的应力状态。因此，这些试验不能真实模拟高粘土心墙坝的特性、受力条件。

发明内容

本发明是提供一种土心墙水力劈裂的试验装置，可用于研究粘土和反滤联合作用下的抗渗机理，且可准确模拟心墙粘土和反滤层受力不等的应力状况。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是 ：一种土心墙水力劈裂的试验装置，包括顶盖、底座、透水板、位于透水板下方的样品试验腔、轴向压力测量组件、孔隙水压组件和围压组件；所述顶盖、底座和样品试验腔形成中空密封结构，所述孔隙水压组件位于样品试验腔内部，所述围压组件位于样品试验腔外部，将样品试验腔包裹在内；所述轴向压力测量组件包括钢轴、阻尼装置和位于阻尼装置上的荷载传感器；所述顶盖上设置有钢轴通道，所述钢轴贯穿钢轴通道与阻尼装置连接；所述阻尼装置位于透水板中心的上方，并与透水板连接；所述透水板直径与样品试验腔直径相等。

优选地，所述孔隙水压组件包括进水管、导水钢管和排水排气管，所述导水钢管位于样品试验腔内；所述进水管贯穿底座与导水钢管连通所述排水排气管贯穿顶盖与样品试验腔连通。

优选地，所述孔隙水压组件还包括插槽，所述插槽位于样品试验腔底部中心处，用于连接进水管与导水钢管，所述插槽与导水钢管通过螺纹连接。

优选地，所述导水钢管直径为6.0~8.0 mm；导水钢管顶端两侧对称设置有两个喷水孔。

优选地，所述喷水孔直径为3.0~5.0mm。

优选地，所述导水钢管顶部左右两侧布设有初始裂缝，所述初始裂缝用于形成土心墙样品的初始裂缝。

优选地，所述初始裂缝长度为10.0~15.0mm，高度为2.0 ~ 3.0mm。

优选地，所述围压组件包括围压介质进入管、围压空腔和围压介质排出管，所述围压介质进入管、围压介质排出管与围压空腔相通，所述围压介质进入管位于围压空腔下方，所述围压介质排出管位于围压空腔上方；所述围压空腔位于样品试验腔外部，将样品试验腔包裹在内。

优选地，所述围压介质进入管贯穿底座与围压空腔相通，所述围压介质排出管贯穿顶盖与围压空腔相通。

优选地，所述顶盖顶部设置有位移传感器。