[发明专利]一种无砂混凝土水平渗流试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种无砂混凝土水平渗流试验装置，包括模型箱、第一供水箱、第二供水箱、角钢外框架，所述模型箱整体放置于角钢外框架之中，所述模型箱沿水流方向依次设置有上游水箱、砂样、无砂混凝土试件、下游水箱和出水口，所述砂样和无砂混凝土试件的顶部设置有聚乙烯薄膜制作而成的水袋，所述水袋与砂样、无砂混凝土试件以及模型箱的四周侧壁紧密贴合，并由盖板封闭，所述盖板与水袋的四周接触面上设置有柔性橡皮泥止水条，所述盖板顶面设置有压顶角钢，所述压顶角钢通过螺栓与角钢外框架相连接，本试验装置可以测试无砂混凝土的透水性、评估其保土与淤堵性能，解决了已有水平渗流试验装置砂样顶部集中渗流的问题。

技术领域

本发明属于土工试验技术领域，特别涉及一种无砂混凝土的水平渗流试验装置及方法。

背景技术

无砂混凝土是一种多孔隙强透水材料，被广泛用于制作水利工程及地下结构抗浮工程中的减压井井壁。减压井井壁既保护后方土体不被水流侵蚀而流失，又需要有较强的透水能力及时疏排地下水消减水压力，即需要同时满足保土性和透水性要求。由于无砂混凝土并非散体颗粒材料，目前尚无专用仪器对其透水性和水平过滤表现进行测试。对竖向渗流装置进行改造可以测试无砂混凝土的透水性能，但并不能模拟其真实的水平渗流状态，且仅能测试试件上下游水头，无法测得试件中部的水头。另外，目前已有的水平渗流试验装置也存在因试样顶部贴合不紧密而导致的集中渗流问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种测试无砂混凝土水平渗流表现的试验装置及方法，以克服竖向渗流装置带来的无法模拟真实的水平渗流状态和无法得到无砂混凝土试件中部的水头值的局限性，并克服已有水平渗流试验装置顶部集中渗流的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种无砂混凝土水平渗流试验装置，包括模型箱、水袋和盖板，所述模型箱内划分为左部区域、中部区域和右部区域，左部区域设置为上游水箱，右部区域设置为下游水箱，且位于右部区域的模型箱侧壁上设置有与下游水箱相通的出水口，所述中部区域划分上部区域和下部区域，下部区域设置为砂样区域和试件区域，所述砂样区域与所述上游水箱相邻，所述砂样区域用于放置砂样，所述试件区域的两侧分别与砂样区域和下游水箱相邻，所述试件区域用于放置无砂混凝土试件，所述水袋设置在所述中部区域的上部区域内，且所述水袋与砂样和无砂混凝土试件的顶面紧密贴合，所述盖板用于封闭所述水袋。

进一步地，还包括角钢外框架，所述模型箱位于所述角钢外框架内，角钢外框架和模型箱之间粘接固定。角钢外框架可以提供足够的强度和刚度以抵抗模型箱内的水压力。

进一步地，还包括第一供水箱，所述第一供水箱与所述上游水箱通过管道连通，且所述第一供水箱在竖直方向上的高度可调。设置第一供水箱给上游水箱供水，且其高度可调，以提供试验所需要的上游水头。

进一步地，所述盖板和所述水袋之间设置有橡皮泥止水条，所述橡皮泥止水条透水性极低，且能够随意变形，以填充所述盖板和所述水袋间的空隙而达到止水的目的。

进一步地，还包括第二供水箱，所述第二供水箱通过管道与所述水袋相通，且所述第二供水箱所在位置的高度高于所述第一供水箱所在位置的高度。第二供水箱可以给水袋供水，提供试验所需要的的上覆水压力，第二供水箱的高度高于试验过程中第一供水箱，以保证水袋不会被砂样中的过高水压力掀起。

进一步地，所述上游水箱与所述砂样区域之间设置有有孔隔板，且所述有孔隔板靠近所述砂样区域的一侧设置有纱网。通过设置有孔隔板使得上游水箱的水可以进入中部区域，通过设置纱网可以防止砂样进入上游水箱。

进一步地，还包括无砂混凝土试件测压管，所述无砂混凝土试件底部固定在所述模型箱的底板上，无砂混凝土试件的两侧壁与所述模型箱的两内壁之间通过玻璃胶连接，在其中一侧玻璃胶内设置有流槽，所述无砂混凝土试件测压管的一端位于流槽内，另一端伸出所述模型箱与测压板连接。通过设置无砂混凝土试件测压管可以测得无砂混凝土试件中部的水头值。