[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

说明书

本发明提出了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，该装置包括：一用于模拟渗透过程的渗透模块,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；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；第一中筒和第二中筒之间可拆卸地安装一土工织物；上筒连通一用于提供恒压水流的给水模块；第一中筒靠近上筒的一端设置第一孔隙水压力传感器；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；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；第二中筒靠近下筒的一端设置第四孔隙水压力传感器；下筒连通一测量渗水量的称重模块。本发明可用于评价土工织物与砂土耦合渗透特性。

技术领域

本发明属于土工织物渗透仪相关技术领域，尤其涉及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。

背景技术

土工织物，又称土工布，是一种渗透特性好、抗拉强度高、易施工、造价低的新型高分子聚合材料。近些年，因其孔隙率高且孔径小，具有良好的反滤特性，被广泛应用于水利、岩土和环境等工程中。其中，比较重要的一项应用是管袋坝工程，即由土工织物制成的土工管袋经充填、堆叠围堰后吹填形成的堤坝工程。

管袋坝凭借其低碳节能、工艺简单、技术可靠、造价节省、工期可控等优点被广泛应用于各类水利工程中。相较于工程实践的迅速发展，其筑坝理论的研究相对落后，尤其是作为挡水建筑物，其渗流场都未建立，极大的限制了对坝体安全的研究。由于管袋坝区别于传统土石坝，渗流场不仅由坝体所用砂料确定，还需要考虑砂料充填入土工织物后形成的充填管袋整体渗透特性。因此，亟需一种能够测试土工织物与砂土耦合渗透特性的仪器，以用于研究由土工织物包裹土料所组成的充填管袋整体的渗透特性，为管袋坝整体渗流场的建立所需基础数据的获取提供有效测量装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供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，以解决现有仪器无法测试土工织物与砂土耦合渗透特性的问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测试土工织物与砂土耦合渗透特性的试验装置，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，所述给水模块包括与上筒依次连接的缓冲箱、水泵和水源。

优选地，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。