[发明专利]基于动态负压作用工况的粉土渗透和渗透变形装置及方法

说明书

本发明属于水利工程土工试验领域，具体涉及一种基于动态负压作用工况的粉土渗透和渗透变形装置及方法，包括依次连接的可升降供水箱、试样筒、稳压筒和真空泵，试样筒、稳压筒和真空泵之间或装置上设有负压系统、水气分离系统和测量系统，负压系统包括负压传感器、动态负压发生器和负压调节器；水气分离系统包括环形水气分离器和三岔管；测量系统包括压力传感器、容量瓶和真空压力表。本发明可实时监测不同水头作用下粉土表面颗粒管涌变形或流土变形或管涌与流土组合变形等渗透变形的变化过程，从而更科学合理地确定粉土渗透变形的临界坡降、破坏坡降等控制指标，有利于保障粉土堤岸工程防渗安全稳。

技术领域

本发明属于水利工程土工试验领域，具体涉及一种基于动态负压作用工况的粉土渗透和渗透变形装置及方法。

背景技术

粉土是一种低塑性的、均匀细小颗粒的集合体，其性质与粉砂相近，但同时又兼有粘性土性质的一种过渡型土。钱塘江两岸海塘多用粉土填筑，在波浪潮汐作用下海塘粉土渗漏及渗透破坏时有发生。

研究表明，波浪潮汐会产生相对负压，将加速粉土灾变，而目前土体渗透仪只能模拟正常渗流水压力差对土体的渗透及渗透变形的影响，不能模拟涨落潮时产生的表面动态负压和渗透水压力组合作用的不利影响，试验结果与实际不符，不利于堤岸工程的防渗安全保障。

鉴于此，提出本发明。

发明内容

本发明为解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种基于动态负压作用工况的粉土渗透和渗透变形装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于动态负压作用工况的粉土渗透和渗透变形装置，包括依次连接的可升降供水箱、试样筒、稳压筒和真空泵，所述试样筒、稳压筒和真空泵之间或装置上设有负压系统、水气分离系统和测量系统，

所述负压系统包括负压传感器、动态负压发生器和负压调节器；所述水气分离系统包括环形水气分离器和三岔管；所述测量系统包括压力传感器、容量瓶和真空压力表；所述三岔管分别与容量瓶、环形水气分离器和稳压筒相通，所述环形水气分离器分别与试样筒、三岔管和稳压筒相通。

所述试样筒包括试样筒底座、试样筒筒身和试样筒筒盖，所述试样筒底座与试样筒筒身之间设有金属孔板，所述试样筒筒身内设有金属孔板，所述试样筒内试样顶面的金属孔板与试样筒筒盖之间设有空芯花管，所述可升降供水箱与试样筒底座相通，且所述可升降供水箱和试样筒底座之间设有球阀开关。

所述负压传感器设置在试样筒筒盖上，所述负压传感器与试样筒筒盖之间设有球阀开关。

所述试样筒筒身一侧设有刻度尺和摄像头。

所述试样筒与压力传感器之间设有球阀开关和透水石芯。

所述试样筒与动态负压发生器之间设有三通开关，所述环形水气分离器与稳压筒之间设有三通开关。

所述试样筒两侧设有若干压力传感器，所述动态负压发生器设置在试样筒与稳压筒之间，所述真空压力表和负压调节器设置在稳压筒和真空泵之间。

所述容量瓶包括第一容量瓶、第二容量瓶和第三容量瓶，所述第一容量瓶、第二容量瓶和第三容量瓶的开口处均设有瓶塞，所述三岔管包括抽气三岔管和通水三岔管，所述容量瓶开口处设有瓶塞，所述抽气三岔管与瓶塞之间设有三通开关，且所述抽气三岔管与稳压筒相通，所述抽气三岔管与稳压筒之间设有球阀开关。

所述通水三岔管与瓶塞之间设有球阀开关，所述通水三岔管与环形水气分离器相通。

一种基于动态负压作用工况的粉土渗透和渗透变形装置的使用方法，包括如下步骤：

a：仪器密封性的检查

b：试样的制备

c：试样负压饱和