【技术实现步骤摘要】
法向压力下的渗透系数试验方法及试验装置
本专利技术涉及土工试验领域,具体地指一种法向压力下的渗透系数试验方法及试验装置。
技术介绍
为保证工程的稳定性与耐久性,支挡防护结构中需同时设置相应的渗排水措施,以避免地下水对工程的不利作用和影响。因此合理评价岩土体以及与其相关的支挡防护结构中排水材料的渗透特性,是进行岩土工程设计的关键参数。目前,对于岩土材料和土工材料的渗透特性评价一般采用渗透系数或通水量进行评价,均有较为成熟的试验规范可供参考,如《铁路工程土工试验规程(TB10102-2010)》、《公路工程土工合成材料塑料排水板(带)(JT/T521-2004)》、《水运工程塑料排水板应用技术规程(JTS206-1-2009)》等,前者列出了土体在不考虑应力状态条件下的渗透特性评价指标,后两者列出了土工材料的纵向通水量试验的相关技术标准用于测试土工材料的侧向压力下的渗透系数,但是对于法向压力下土工材料的渗透系数目前尚无相应的试验设备和试验标准。在法向压力作用下,由于材料易被挤压密实,导致材料的孔隙体积减小、渗流通道压缩,渗透特性将大大降低。因此,对于支挡工程墙背岩土体及其反滤层材料、隧道衬砌背后的岩土体及其反滤层材料,其承受的压力和渗流的方向是一致的。如果采用常规的渗透试验方法测试其渗透系数,由于没有考虑法向压力作用的压缩挤密效应导致的渗透特性降低,结论较为不合理、且偏于不安全;如果采用纵向通水量试验方法,可以测试材料在侧向压力条件下的渗透系数,但是由于材料的各向异性特性、以及侧向压力与法向压力之间的差异,因此用于测试主要受法向压力作用下土工材料的渗透系数并不 ...
【技术保护点】
一种法向压力下的渗透系数试验方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1:将测试材料(3)水平放置在充满水的试验容器(1)中,用带有透水孔(7)的上盘(5)和下盘(6)分别压紧在所述测试材料(3)的上、下表面,并将所述上盘(5)和下盘(6)的边缘与试验容器(1)的内壁之间密封;步骤2:向所述上盘(5)上方试验容器(1)注水并向水中施加稳定的进水压力p1(kPa);步骤3:根据试验参数在所述上盘(5)表面朝测试材料(3)表面施加稳定的法向力F(kN);步骤4:调节所述下盘(6)下方试验容器(1)的排水量,使排水量不大于进水量,以保证所述下盘(6)下方的试验容器(1)内充满水,待排水压力数据稳定,在一定的测试时间t内,记录下盘(6)下方流出的排水量Q(m3)和下盘(6)下方试验容器(1)内的排水压力p2(kPa);步骤5:改变法向力F(kN),重复步骤2,获取多次的测量数据排水量Q(m3)和排水压力p2(kPa);步骤6:根据测量数据计算出所述测试材料(3)的等效渗透系数K(m/s),计算公式如下:K=Q·D·γWA·(p1 ...
【技术特征摘要】
1.一种用于法向压力下的渗透系数试验方法的试验装置,法向压力下的渗透系数试验方法包括如下步骤:步骤1:将测试材料(3)水平放置在充满水的试验容器(1)中,用带有透水孔(7)的上盘(5)和下盘(6)分别压紧在所述测试材料(3)的上、下表面,并将所述上盘(5)和下盘(6)的边缘与试验容器(1)的内壁之间密封;步骤2:向所述上盘(5)上方试验容器(1)注水并向水中施加稳定的进水压力p1;步骤3:根据试验参数在所述上盘(5)表面朝测试材料(3)表面施加稳定的法向力F;步骤4:调节所述下盘(6)下方试验容器(1)的排水量,使排水量不大于进水量,以保证所述下盘(6)下方的试验容器(1)内充满水,待排水压力数据稳定,在一定的测试时间t内,记录下盘(6)下方流出的排水量Q和下盘(6)下方试验容器(1)内的排水压力p2;步骤5:改变法向力F,重复步骤2,获取多次的测量数据排水量Q和排水压力p2;步骤6:根据测量数据计算出所述测试材料(3)的等效渗透系数K,计算公式如下:其中:Q为排水量,D为所述测试材料(3)的厚度,γw为水的重度,A为所述上盘(5)透水孔(7)的面积之和,p1-p2为进水压力与排水压力之差,t为试验时间;其特征在于:所述装置包括充满水的试验容器(1),中部设有用于压紧测试材料(3)的上盘(5)和下盘(6),所述上盘(5)和下盘(6)为多孔盘状结构、其上均匀分布透水孔(7)、其边缘与试验容器(1)的内壁密封,所述上盘(5)和下盘(6)上每个透水孔(7)的位置沿垂直方向相对应,所述上盘(5)上方的试验容器(1)与带有稳定压力的水源(4)连通,所述下盘(6)与试验容器(1)相对固定,具有测量排水量功能的排水装置(8)与所述下盘(6)下方的试验容器(1)连通,所述上盘(5)与法向压力施加系统(2)连接,所述法向压力施加系统(2)根据试验参数向上盘(5)施加法向压力。2.根据权利要求1所述的用于法向压力下的渗透系数试验方法的试验装置,其特征在于:所述透水孔(7)的孔径为上盘(5)直径的1/25~1/10倍,所述透水孔(7)之间的间距为孔径值的1.2~2倍。3.根据权利要求2所述的用于法向压力下的渗透系数试验方法的试验装置,其特征在于:所述试验容器(1)包括进水腔(1.1)和排水腔(1.2)两个腔体,所述进水腔(...
【专利技术属性】
技术研发人员:詹学启,张占荣,郭建湖,陈世刚,蒋道君,杨松,
申请(专利权)人:中铁第四勘察设计院集团有限公司,
类型:发明
国别省市:湖北;42
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