一种可加载的渗透试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可加载的渗透装置，包括渗透仪和用于采集式样渗透参数的传感器采集模块，还包括竖向载荷加载模块、水位波动模块、干湿循环模块和试样变形监测模块；所述竖向载荷加载模块设置在渗透仪顶部，用于为试样提供竖向荷载；所述水位波动模块连接在渗透仪一侧，用于模拟潮汐荷载；所述干湿循环模块与渗透仪底部连接，用于模拟降雨和蒸发；所述试样变形监测模块设置在渗透仪侧边，用于观测并记录试样在实验过程中的变形。

A loaded penetration test device

The invention discloses a penetration loadable device, including penetration instrument and sensor for collecting module pattern of infiltration parameters, including vertical loading module, module of water level fluctuation and dry wet cycle module and deformation monitoring module; the vertical load module is arranged on the top of the permeability tester, used to provide vertical load for the sample the water level fluctuation; penetration instrument module is connected to one side, used to simulate the tidal load; the dry wet cycle module is connected with the permeameter bottom, used to simulate rainfall and evaporation; the deformation monitoring module is arranged in the side for the permeability tester, deformation observation and record the sample in the experimental process.

【技术实现步骤摘要】
一种可加载的渗透试验装置
本专利技术涉及岩土工程领域，具体地指一种可加载的渗透试验装置。技术背景渗透仪常用于测定土体的渗透系数，属于一种常规土工仪器，土体的渗透系数与土体自身的类型，土体结构，温度，所受荷载状态等都息息相关，十分复杂。然而现有土工仪器渗透仪功能却较为单一，现有渗透装置只能测定土体在自然不受力状况下的静止性渗透特性参数，无法根据实际情况来模拟外部荷载作用下土体的渗透系数变化情况，这与实际土体环境不相符，实际情况土体常受荷载受力、环境荷载、施工加卸荷载作用，会导致土体自身渗透特性产生变化，其渗透系数的测定也十分重要，例如在建设工程中，随着建筑物的修建，下部土体上部的荷载也处于变化过程，例如周围土体的开挖填埋会导致土体的加卸荷载，加上人员出入、设备振动以及施工荷载，会使土体经常处于静荷载和动荷载的环境中，诸如此类的外部荷载的作用导致土体发生压缩变形，土体孔隙被压密，其渗透系数也会发生改变。再例如对于砂性土而言，其颗粒大小并不位移，在土体理论中经常被视为具有连续颗粒大小的砂粒组成，细小颗粒与大颗粒共同组成了土体的骨架，在一些水动力环境十分丰富的地方，例如临海路堤或海滩地，由较为频繁的水位波动现象，例如潮汐，水动力的作用下，砂性土土体骨架的细小颗粒在水流力的作用下，会出现流动，其位置发生相应的改变，此时土体的渗透系数也会发生相应的改变；只能测定在不加载情况下土体的渗透性能变化，无法与实际工程背景相匹配；同时在一些干湿交替频繁的地区，还会出现土体反复的降雨蒸发循环，气体在土体中的流动，会使得土体内部孔隙出现变化，也会导致土体渗透系数的变化。因此，现有的渗透试验不能测定土体的实际状态，如1、竖向受到荷载作用时候的渗透系数变化。2、无法测定在临水环境下水位波动导致土体尤其是砂土颗粒细小颗粒流动，导致其土体结构发生改变，而引起的土体渗透性变化。3、无法测定在干湿循环状态下土体的渗透性系数变化。4、更无法测定在外部荷载作用下土体自身变形。因此现有技术无法根据实际情况来模拟外部荷载作用下土体的渗透系数变化情况。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要克服上述不足，提供一种更能真实反应土体受力状态，可测定土体在外部荷载作用下其自身渗流特性变化的可加载的渗透装置。为实现上述目的，本专利技术所设计的可加载的渗透装置，包括渗透仪和用于采集试样渗透参数的传感器采集模块，其特征在：还包括竖向载荷加载模块、水位波动模块、干湿循环模块和试样变形监测模块；所述竖向载荷加载模块设置在渗透仪顶部，用于为试样提供竖向荷载；所述水位波动模块连接在渗透仪一侧，用于模拟潮汐荷载；所述干湿循环模块与渗透仪底部连接，用于模拟降雨和蒸发；所述试样变形监测模块设置在渗透仪侧边，用于观测并记录试样在实验过程中的变形。进一步地，所述竖向载荷加载模块的载荷可以为冲击动荷载、恒静压荷载或者循环静荷载。现有的渗透仪只能测定不加荷载时，土体的渗透性能变化；然而实际工程中，土体往往会受到多种竖向荷载，如冲击动荷载、恒静压荷载和循环静荷载，此时土体的渗透性能与现有的渗透仪所测得存在一定差别；本专利技术可测定土体在受到冲击动荷载、恒静压荷载或者循环静荷载时的渗透性能，所得结果更接近实际工程。更进一步地，所述竖向载荷加载模块的载荷为冲击动荷载时的具体结构为：包括依次电路连接的直流电源、时间继电器和电磁阀依次电路连接；还包括依次气路连通的空气压缩机、气压调压阀、气缸开关和气缸，所述电磁阀安装在气缸开关上，用于控制气缸开关，所述气缸与渗透仪顶部连接。实际工程中土体经常受到竖向的冲击动荷载，如夯击过程等，此时土体的渗透性能可能会发生变化，而现有的渗透仪无法对这一条件下的渗透性能进行测定；为解决这一问题，本专利技术可对土体施加竖向冲击动荷载，并且测定其渗透性能的变化，结果更接近实际工程。再进一步地，所述竖向载荷加载模块的载荷为恒静压荷载时的具体结构为：包括依次气路连通的空气压缩机、调压阀、气缸开关和气缸，所述气缸开关上设置有控制气缸开关的电磁阀，所述气缸与渗透仪顶部连接。实际工程中土体经常受到恒静压荷载，如压实过程等，此时土体的渗透性能可能会发生变化，而现有的渗透仪无法对这一条件下的渗透性能进行测定；为解决这一问题，本专利技术可对土体施加恒静压荷载，并且测定其渗透性能的变化，结果更接近实际工程。再进一步地，所述竖向载荷加载模块的载荷为循环静荷载时的具体结构为：包括依次电路连接的直流电源、电气比例阀和函数信号发生器；还包括依次气路连通的空气压缩机、气压调压阀、电气比例阀和气缸，所述气缸与渗透仪顶部连接。实际工程中土体经常受到循环静荷载，如来回碾压过程等，此时土体的渗透性能可能会发生变化，而现有的渗透仪无法对这一条件下的渗透性能进行测定；为解决这一问题，本专利技术可对土体施加循环静荷载，并且测定其渗透性能的变化，结果更接近实际工程。再进一步地，所述渗透仪装置包括带有底面的透明圆筒，所述透明圆筒内从下到上依次设有底部透水石、试样、顶部透水石和加载盖，所述透明圆筒底顶部和底部分别设置有圆筒进水口和圆筒出水口，所述透明圆筒侧壁上设置有三个等间距的测压孔。本专利技术采用透明圆筒，可观察试验过程中土体的变化，而现有的渗透仪无法观察土体变化；现有渗透仪通过三根竖直的透明水位管测量土体的水压力差，只能由人工读数，本专利技术采用精密孔隙水压力传感器测量土体的水压力，且由计算机记录，减少了人工读数产生的误差，更为方便。再进一步地，所述水位波动模块包括水箱，所述水箱底部连接有升降台，所述升降台底部连接有电动推杆，所述电动推杆由控制器控制，并由驱动器驱动，所述水箱为筒状结构，水箱侧壁从上至下依次设置有水箱进水口、水箱溢水口和水箱出水口，所述水箱出水口与渗透仪的进水口连接。现有的渗透仪仅能从上部加水，无法控制土体的水位变化，而现实工程中，土体中的水位经常发生变化；为解决这一问题，本专利技术通过水位波动模块实现对土体内水位变化进行控制，更接近实际工程中土体的环境变化。再进一步地，所述干湿循环模块包括PID温控系统和三通阀门，所述三通阀门一端用于连接渗透仪出水口，一端与PID温控系统连接，另一端用于连接水位波动模块出水口。实际工程中土体经常受到雨淋和日嗮，土体经历了干湿的循环变化，此时土体的渗透性能可能会发生变化，而现有的渗透仪无法对这一条件下的渗透性能进行测定；为解决这一问题，本专利技术可对土体施加干湿循环，用来模拟降雨和蒸发导致的土体含水量变化，并且测定其渗透性能的变化，结果更接近实际工程。再进一步地，所述试样变形监测模块包括高清摄像头和一对呈一定角度连接的平面镜，所述高清摄像头和平面镜相对布置，设置在渗透仪两侧。现有渗透仪无法监测试验过程中土体的变形，本专利技术能实时监测试验过程中的土体的形变，为不同的环境因素对土体的渗透性能影响提供试验依据。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1、通过竖向荷载模块对试样施加冲击动荷载、恒静压荷载和循环静荷载。和传统渗透装置相比，本专利技术可以对试样荷载前后渗透系数进行对比，得出荷载的大小、频率、时间和加载方式对试样渗透系数的影响；传统渗透装置仅能测得放样时的试样渗透系数。2、本专利技术可对试样进行干湿循环，用来模拟降雨和蒸发。和传统渗透装置相比，本专利技术可以对试样干湿循环前后渗透系数进行对比，得出干湿循环的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可加载的渗透装置，包括渗透仪（100）和用于采集试样渗透参数的传感器采集模块（600），其特征在于：还包括竖向载荷加载模块（200）、水位波动模块（300）、干湿循环模块（400）和试样变形监测模块（500）；所述竖向载荷加载模块（200）设置在渗透仪（100）顶部，用于为试样提供竖向荷载；所述水位波动模块（300）连接在渗透仪（100）一侧，用于模拟潮汐荷载；所述干湿循环模块（400）与渗透仪（100）底部连接，用于模拟降雨和蒸发；所述试样变形监测模块（200）设置在渗透仪（100）侧边，用于观测并记录试样在实验过程中的变形。

【技术特征摘要】
1.一种可加载的渗透装置，包括渗透仪（100）和用于采集试样渗透参数的传感器采集模块（600），其特征在于：还包括竖向载荷加载模块（200）、水位波动模块（300）、干湿循环模块（400）和试样变形监测模块（500）；所述竖向载荷加载模块（200）设置在渗透仪（100）顶部，用于为试样提供竖向荷载；所述水位波动模块（300）连接在渗透仪（100）一侧，用于模拟潮汐荷载；所述干湿循环模块（400）与渗透仪（100）底部连接，用于模拟降雨和蒸发；所述试样变形监测模块（200）设置在渗透仪（100）侧边，用于观测并记录试样在实验过程中的变形。2.根据权利要求1所述的可加载的渗透装置，其特征在于：所述竖向载荷加载模块（200）的载荷可以为冲击动荷载、恒静压荷载或者循环静荷载。3.根据权利要求2所述的可加载的渗透装置，其特征在于：所述竖向载荷加载模块（200）的载荷为冲击动荷载时的具体结构为：包括依次电路连接的直流电源（221）、时间继电器（225）和电磁阀（224）依次电路连接；还包括依次气路连通的空气压缩机（211）、气压调压阀（212）、气缸开关（213）和气缸（214），所述电磁阀（224）安装在气缸开关（213）上，用于控制气缸开关（213），所述气缸（214）与渗透仪（100）顶部连接。4.根据权利要求3所述的可加载的渗透装置，其特征在于：所述竖向载荷加载模块（200）的载荷为恒静压荷载时的具体结构为：包括依次气路连通的空气压缩机（211）、气压调压阀（212）、气缸开关（213）和气缸（214），所述气缸开关（213）上设置有控制气缸开关的电磁阀（224），所述气缸（214）与渗透仪（100）顶部连接。5.根据权利要求4所述的可加载的渗透装置，其特征在于：所述竖向载荷加载模块（200）的载荷为循环静荷载时的具体结构为：包括依次电路连接的直流电源（221）、电气比例阀（222）和函数信号发生器（223）；还包括依次气路连通的空气压缩机（211）、气压调压阀（212）、电气比例阀（222）和气缸（214），所述气缸（214）与渗透...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，雷学文，董云洁，孟庆山，张中信，徐亚飞，李雨杰，周疆豪，廖明勇，谢凌峰，陈斌，许九保，罗恒，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42