[发明专利]一种模拟接触面渗流耦合特性的试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种模拟接触面渗流耦合特性的试验装置，其特征在于，包括底板(3)和可拆卸连接于底板(3)上的缸体(1)，所述缸体(1)的顶端可调节密封连接有顶盖(2)，所述缸体(1)、顶盖(2)和底板(3)合围成试验腔(4)，所述试验腔(4)包括原级配土样腔(41)和密封设置于所述原级配土样腔(41)外围的压力腔(42)，所述压力腔(42)通过压力腔加压通道(15)与第一水压力源连接；

所述原级配土样腔(41)与所述压力腔(42)通过弹性密封层(5)隔开，所述原级配土样腔(41)的中部设置有混凝土轴(6)，所述混凝土轴(6)的两端分别转动连接于所述顶盖(2)和所述底板(3)上，所述混凝土轴(6)通过卧式皮带传动装置(7)与设置有多级减速机的电机(8)连接，所述电机(8)与转速调节器连接；

所述底板(3)邻近所述原级配土样腔(41)的一侧连接有下透水板(9)，所述顶盖(2)邻近所述原级配土样腔(41)的一侧连接有上透水板(10)，所述下透水板(9)通过渗水压力通道(11)与第二水压力源连接，所述上透水板(9)上连接有出水管(12)。

2.根据权利要求1所述的模拟接触面渗流耦合特性的试验装置，其特征在于，所述顶盖(2)通过沿圆周均布的多个可调节支撑机构(13)支撑于所述底板(3)上，所述可调节支撑机构(13)包括支撑螺杆(131)，所述支撑螺杆(131)的底端螺纹连接于所述底板(3)上，所述支撑螺杆(131)的顶端穿出所述顶盖(2)并依次与密封螺母(133)和锁紧螺母(134)连接，在所述底板(3)与所述顶盖(2)之间的所述支撑螺杆(131)上连接有定位螺母(132)。

3.根据权利要求1所述的模拟接触面渗流耦合特性的试验装置，其特征在于，所述混凝土轴(6)包括转轴(61)和固定于转轴(61)中部的混凝土管(62)，所述混凝土管(62)轴向长度不小于所述原级配土样腔(41)的高度。

4.根据权利要求1所述的模拟接触面渗流耦合特性的试验装置，其特征在于，所述弹性密封层(5)为橡皮膜，所述橡皮膜的两端分别密封连接于所述下透水板(9)和所述上透水板(10)上。

5.根据权利要求1所述的模拟接触面渗流耦合特性的试验装置，其特征在于，所述上透水板(10)和所述下透水板(9)均包括储水腔和匀水板，所述匀水板上密集分布有连通所述储水腔和所述原级配土样腔(41)的透水孔，所述渗水压力通道(11)与所述下透水板(9)的储水腔连通，所述出水管(12)与所述上透水板(10)的储水腔连通。

6.根据权利要求1所述的模拟接触面渗流耦合特性的试验装置，其特征在于，所述卧式皮带传动装置(7)包括与所述混凝土轴(6)同轴连接的中间轴(71)，所述中间轴(71)上套接有从动带轮(72)，所述电机(8)端连接有主动带轮(73)，所述主动带轮(73)与所述从动带轮(72)上套接有同步带(74)。

7.根据权利要求6所述的模拟接触面渗流耦合特性的试验装置，其特征在于，所述电机(8)的输出端依次连接有一级减速机(81)和二级减速机(82)，所述主动带轮(73)固定于所述二级减速机(82)的输出轴上。

8.一种权利要求1～7中任一所述的模拟接触面渗流耦合特性的试验装置的试验方法，其包括：

步骤1，组装底板(3)、下透水板(9)和混凝土轴(6)，通过第二水压力源向下透水板(9)中充满水；

步骤2，在底板(3)上安装制样筒，沿制样筒内壁放置橡皮膜，将橡皮膜的下端密封绑扎于下透水板(9)上，橡皮膜的上端预留不小于10cm的长度并外翻于制样筒的顶端，抽走橡皮膜与制样筒内壁之间的空气使橡皮膜紧贴于制样筒内壁上；

步骤3，在制样筒与混凝土轴(6)之间按照心墙土的设计级配、干密度及含水率将心墙土夯实形成土样；

步骤4，在底板(3)上安装可调节支撑机构(13)，并通过可调节支撑机构(13)将上透水板(10)和顶盖(2)支撑在底板(3)的竖直上方，调节定位螺母(132)的位置使上透水板(10)的底面与土样的顶面接触，然后拧紧密封螺母(133)和锁紧螺母(134)固定顶盖(2)的位置；

步骤5，将橡皮膜的上端密封绑扎于上透水板(10)上，拆除制样筒，将缸体(1)沿顶盖(2)的外侧从上往下压至底板(3)上并固定连接；

步骤6，将压力腔加压通道(15)与第一水压力源连接，在出水管(12)上连接体变管，启动第一水压力源和第二水压力源分别向压力腔(42)和下透水板(9)施压，压力腔(42)向土样施加正应力，下透水板(9)向土样施加渗水压力，待体变管测得的水量与第二水压力源测得的渗入土样中的水量相同时，完成土样饱和试验；

步骤7，控制第一水压力源向土样施加设定的正应力，待试样固结完成后，控制第二水压力源向土样施加设定的水力比降，待渗流稳定后，启动电机(8)并通过转速调节器将混凝土轴(6)的转速调至设定值。