[发明专利]一种测试土工织物与砂土耦合渗透特性的试验装置及方法

权利要求书

1.一种测试土工织物与砂土耦合渗透特性的试验装置，其特征在于，包括：一用于模拟渗透过程的渗透模块，所述渗透模块包括由上至下依次可拆卸连接的上筒、第一中筒、第二中筒和下筒；所述上筒、第一中筒、第二中筒和下筒依次连通且均由透明材料制成；所述第一中筒和第二中筒之间可拆卸地安装一土工织物；

其中，所述上筒连通一用于提供恒压水流的给水模块；

所述第一中筒，用于放置第一砂土试样，所述第一中筒靠近上筒的一端设置第一孔隙水压力传感器；所述第一中筒靠近第二中筒的一端设置第二孔隙水压力传感器；

所述第二中筒，用于放置第二砂土试样，所述第二中筒靠近第一中筒的一端设置第三孔隙水压力传感器；所述第二中筒靠近所述下筒的一端设置第四孔隙水压力传感器；

所述下筒连通一测量渗水量的称重模块。

2.根据权利要求1所述的测试土工织物与砂土耦合渗透特性的试验装置，其特征在于，所述上筒的下端面、第一中筒的上端面、第一中筒的下端面、第二中筒的上端面、第二中筒的下端面、下筒的上端面均为一法兰盘。

3.根据权利要求2所述的测试土工织物与砂土耦合渗透特性的试验装置，其特征在于，所述第一中筒的上端面和上筒的下端面之间、所述第一中筒的下端面和第二中筒的上端面之间、第二中筒的下端面和下筒的上端面之间均通过螺栓连接。

4.根据权利要求2所述的测试土工织物与砂土耦合渗透特性的试验装置，其特征在于，所述上筒的下端面、第一中筒的上端面、第一中筒的下端面、第二中筒的上端面、第二中筒的下端面、下筒的上端面上分别固定一发泡止水密封圈。

5.根据权利要求4所述的测试土工织物与砂土耦合渗透特性的试验装置，其特征在于，所述下筒和第二中筒设置第二纱网；所述第二纱网位于下筒处发泡止水密封圈和第二中筒处发泡止水密封圈之间；所述上筒和第一中筒之间设置第一纱网；所述第一纱网上筒处发泡止水密封圈和第一中筒处发泡止水密封圈之间。

6.根据权利要求1所述的测试土工织物与砂土耦合渗透特性的试验装置，其特征在于，所述给水模块包括与上筒依次连接的缓冲箱、水泵和水源。

7.根据权利要求6所述的测试土工织物与砂土耦合渗透特性的试验装置，其特征在于，所述缓冲箱和上筒之间的水管道上设置一精密压力表；所述缓冲箱和水泵的水管道上设置一单向止回阀；所述水泵和水源之间的管道上设置一阀门；所述水泵电连接一精密调速器。

8.根据权利要求1所述的测试土工织物与砂土耦合渗透特性的试验装置，其特征在于，所述称重模块包括一与所述下筒连通的盛水箱；所述水箱上设置

一称重压力传感器。

9.一种测试土工织物与砂土耦合渗透特性的试验方法，基于权利要求1~8之任一项所述的测试土工织物与砂土耦合渗透特性的试验装置，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制作试样和土工织物：首先根据第一中筒的容量计算所需第一砂土试样的试样量、根据第一中筒的容量计算所需第二砂土试样的试样量，之后准备两份相同的第一砂土试样、两份相同的第二砂土试样；

裁剪土工织物，该土工织物的面积大于第一中筒的内径且大于第二中筒的内径；在土工织物在开设用于供紧固螺栓穿过的孔；

（2）校准给水模块；

（3）选取一对相同的渗透模块、一对相同的给水模块、一对相同的称重模块、一对相同的信息采集模块、一对相同的第一孔隙水压力传感器、一对相同的第二孔隙水压力传感器、一对相同的第三孔隙水压力传感器、一对相同的第四孔隙水压力传感器；

（4）构建第一试验装置：依次连接一渗透模块内的上筒、第一中筒、第二中筒和下筒；其中，第一中筒内放置一第一砂土试样，第二中筒内放置一第二砂土试样；

最后将一给水模块、一称重模块分别与一渗透模块连通；将一信息采集模块分别与一第一孔隙水压力传感器、一第二孔隙水压力传感器、一第三孔隙水压力传感器、一第四孔隙水压力传感器和一称重模块电连接；

（5）构件第二试验装置：依次连接另一渗透模块内的上筒、第一中筒、第二中筒和下筒；其中，第一中筒内放置另一第一砂土试样，第二中筒内放置另一第二砂土试样；第二中筒和第一中筒之间放置土工织物；

最后将另一给水模块、另一称重模块分别与另一渗透模块连通；将另一信息采集模块分别与另一第一孔隙水压力传感器、另一第二孔隙水压力传感器、另一第三孔隙水压力传感器、另一第四孔隙水压力传感器和另一称重模块电连接；

（6）进行排气工序：打开第一试验装置中上筒处连通给水模块的上进水口、上筒上的上排气口、下筒处连通称重模块的下出水口、下筒处上的下排气口；同时打开第二试验装置中上筒处连通给水模块的上进水口、上筒上的上排气口、下筒处连通称重模块的下出水口、下筒处上的下排气口；

两给水模块分别供水至第一试验装置、第二试验装置中的渗透模块；

待第一试验装置中的渗透模块中无气泡时，关闭第一试验装置中的上排气口、下排气口和下出水口；待第二试验装置中的渗透模块中无气泡时，关闭第二试验装置中的上排气口、下排气口和下出水口；

（7）进行浸泡工序：两给水模块继续供水至第一试验装置、第二试验装置中的渗透模块，以对两渗透模块进行浸泡；同时第一试验装置、第二试验装置内的第一孔隙水压力传感器、第二孔隙水压力传感器、第三孔隙水压力传感器、第四孔隙水压力传感器将水压值传递至对应的信息采集模块；

当第一试验装置内的信息采集模块采集的水压值稳定时，完成第一试验装置的浸泡工序；

当第二试验装置内的信息采集模块采集的水压值稳定时，完成第二试验装置的浸泡工序；

（8）进行渗流工序：打开第一试验装置中的出水口进行渗流，渗流过程中第一试验装置中的信息采集模块实时采集水压值、第一试验装置中称重模块的渗水量数据；

打开第二试验装置中的出水口进行渗流，渗流过程中第二试验装置中的信息采集模块实时采集水压值、第二试验装置中称重模块的渗水量数据。