[发明专利]土体土水特征曲线及渗透系数测试的试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种土体土水特征曲线及渗透系数测试的试验装置，其特征在于，包括压力室(5)、用于对压力室(5)施加围压和轴力的气压加载系统、量测系统、用于调节水头高度的水头平衡装置、非饱和土底座气体冲刷系统(9)；

压力室(5)包括顶盖、压力室底座(7)和固定在顶盖、压力室底座(7)之间的筒体，所述压力室底座(7)由陶土板和置于陶土板底下的钢板组成；顶盖上设有通孔，水头平衡装置通过顶盖上的通孔连接至压力室(5)内；水头平衡装置的高度高于压力室(5)；压力室底座(7)圆周上设有若干个通孔(6)；

所述的气压加载系统包括气压加载装置(3)、与气压加载装置(3)固定连接的铁杆(2)、压板(8)和控制气压加载装置(3)加压的气压控制器(4)；铁杆(2)底端竖直穿过顶盖中心并与位于压力室(5)内部的压板(8)固定连接；压板(8)的直径与压力室(5)的筒体直径相配合；

量测系统包含轴力传感器(10)，轴向位移传感器(11)，吸力传感器(12)、反压饱和器(13)以及智能电子天平；轴力传感器(10)和轴向位移传感器(11)安装在铁杆(2)上，吸力传感器(12)固定在压力室(5)的顶盖上；反压饱和器(13)、非饱和土底座气体冲刷系统(9)与压力室底座(7)上的通孔(6)相连；

反压饱和器(13)用于先饱和试样，之后开始排水，排至一定程度后重新设定反压饱和器开始吸水，同时模拟干化路径和湿化路径。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，还包括用于固定装置的荷载架(1)，压力室(5)置放在荷载架(1)的底座上，铁杆(2)顶端穿透荷载架(1)的横梁与气压加载装置(3)固定连接，气压加载装置(3)固定在荷载架(1)的横梁上。

3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，还包括数据采集仪(15)和电脑(14)，轴力传感器(10)，轴向位移传感器(11)，吸力传感器(12)、反压饱和器(13)和智能电子天平与数据采集仪(15)的数据输入端口相连，数据采集仪(15)输出端口与电脑(14)相连。

4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述的水头平衡装置包括封闭蓄水箱(16)、开口蓄水箱(17)；封闭蓄水箱(16)设有竖直穿入封闭蓄水箱(16)水中的玻璃管(19)，玻璃管(19)顶端用一软木塞塞住；封闭蓄水箱(16)与开口蓄水箱(17)通过管道(18)连接；开口蓄水箱(17)中的水位与封闭蓄水箱(16)中玻璃管(19)底部的位置相等。

5.一种权利要求1所述试验装置的土水特征曲线试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制样：在与压力室(5)尺寸相同的圆形钢筒中利用湿捣法分层击实土体至所需的密实度，拆除钢筒；

(2)装样：饱和压力室底座(7)上的陶土板，并在陶土板上依次放置透水石、试样，外部套上压力室的筒体，盖上顶盖并密封：

(3)模拟应力路径：按照试验需求通过气压加载系统施加轴向应力；

(4)土水特征曲线测试：通过反压饱和器(13)以及气压加载系统分别对土体内部的孔隙水压力、孔隙气压力进行调节，达到目标的基质吸力值；当土体基质吸力平衡后，记录反压饱和器(13)中水体积的变化；通过试样初始状态，进排水量计算得到相应基质吸力下的含水率；测量试样在不同基质吸力下含水率，得到土体的土水特征曲线；依次测试干化路径和湿化路径两种情况下土水特征曲线；最后，通过非饱和土底座气体 冲刷系统(9)对陶土板进行冲刷。

6.一种权利要求1所述试验装置的渗透系数测试方法，其特征在于，具体为：

拆除压力室底座(7)上的陶土板，制样后放入压力室(5)并密封；将水头平衡装置与顶盖上的通孔相连，调整水头高度，待土体内部进水与排水达到平衡，利用达西定律计算土体内部的含水率以及渗透系数。