土工织物轴向压缩法淤堵试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于土工合成材料试验领域，尤其涉及土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，其中试样容器包括水槽、护环、环刀、透水板和试样盖，水槽中依次放入护环、透水板和试样盖，变形测量装置和轴向加压装置与试样接触接触，顶部透水板和底部透水板间设置环刀，轴向加压装置通过试样盖顶面中心的钢珠与试样盖连接。本实用新型专利技术的有益效果：通过轴向加压装置，使土样自身的水在压力作用下，带动土颗粒迁移造成土工织物的淤堵，解决了梯度比实验装置必须使用外来水源提供水力梯度，通过渗水量来读取测压管水位和计算渗透系数，测压管水位与实际水头之间存在误差，以及难以测定其在低渗透土体中的於堵等问题，还可用于测试其在特定竖向压力下的於堵特性。

【技术实现步骤摘要】
土工织物轴向压缩法淤堵试验装置
本技术属于土工合成材料试验领域，尤其涉及土工织物轴向压缩法淤堵试验装置。
技术介绍
淤堵是指土工织物工作时，土体中的小颗粒通过土工织物的过程中，聚集土工织物的表面，或者形成一层弱透水层，或者堵塞土工织物过滤通道的端部，或者滞留在土工织物内部，从而导致土工织物透水性降低。於堵通常是根据通过织物水流量的减小，以及进入织物土颗粒的增多来评估的。一方面，随着我国港口工程、水运工程及近海工程的快速发展，大量的软土地基需要加固，软土地基具有含水量高、级配差、粘粒含量多、渗透系数低等特点，基本采用塑料排水板联合真空预压法加固。塑料排水板对加固土体起到排水、过滤和阻挡的三重作用。在真空吸力的作用下，地基中的水经过土层进入滤膜，土颗粒也在真空吸力的作用下聚集塑料排水板滤膜周围，一部分细颗粒粘附在滤膜表面，一部分细颗粒嵌在滤膜孔隙中，造成滤膜的淤堵，从而导致排水通道的失效，影响加固效果。因此，对作为滤膜的土工织物进行淤堵试验具非常重要的意义，但是在进行常规的淤堵试验时却遇到诸多问题，无法测得滤膜在软土中的淤堵特性。另一方面，土与土工织物系统的外部条件，如周围压力，也对土工织物的淤堵有重要影响。周围压力会降低土工织物的厚度，减小其孔隙率，从而降低土工织物的渗透性，加重於堵。但是，常规的淤堵试验却无法施加特定压力，测定土工织物在一定压力下於堵的性能。一般国际通用的於堵试验方法为梯度比法。梯度比试验20世纪70年代首先由Calhoun提出，后由美国陆军工程师兵团采用。梯度比试验方法是於堵试验最常用的方法，有美国标准《土与土工织物系统梯度比於堵测试方法》(ASTMD5101-2006)和FHWA《土工织物工程手册》，两者方法基本一致，我国《土工合成材料测试规程》(SL/T235-2012)和《公路工程土工合成材料试验规程》(JTGE50-2006)规定的於堵试验方法均为梯度比法，并根据美国标准编制。梯度比试验典型的试验装置如图7。筒体直径100mm，织物上方土样高为100mm，土样上方应有足够的空间使得水流均匀稳定。共六根测压管，测压管内径不小于3mm，接头处应设置滤层，防止土样堵塞测压管管口。连续测读各测压管水位随时间的变化，计算水力梯度，如下式：式中i1为土工织物上方25mm处土样的水力梯度；i2为土工织物上方25mm～75mm处土样的水力梯度。具体方法为：装入风干土样并饱和，调整水力梯度为1.0，测压管稳定后每小时读取一次测压管水位和渗水量，连续读取24h，如读数尚未完全稳定，可适当延长试验时间，直至稳定。再调整水力梯度为2.5、4.0及10.0，每增加一级，应等测压管读数稳定并在该水力梯度下渗流至少1.5h。水力梯度为10.0时，测压管稳定后每小时读取一次测压管水位和渗水量，连续读取24h，如读数尚未完全稳定，可适当延长试验时间，直至稳定。梯度比值GR(Gradientratio)用来评价织物的淤堵特性，梯度比值越大，淤堵越严重，聚集在织物表面及内部的土颗粒越多。当滤膜发生淤堵，其渗透系数变小时，滤膜及其附近的土层在渗流时的水头损失会增大，导致梯度比在数值上上升，此时GR>1；当滤膜不能起保土作用，土颗粒随渗流持续流失时，滤膜附近土层中的土样由于细颗粒流失，渗透系数变大，导致梯度比在数值上下降，即GR<1。梯度比试验存在的问题1)测压管读数稳定时间长。梯度比法淤堵试验中，须读取测压管水位，测压管水位指测压管中渗出水的高度。根据达西定律，渗透水量Q＝kJAt测压管中有高度为h的水需要的时间t＝h/(kJ)梯度比试验的水力梯度为1时，若土体的渗透系数为10-6cm/s(粉质粘土的渗透系数10-6～10-7cm/s，黏土的渗透系数更小)，织物上方25cm处的测压管高度变化1mm需要的时间不低于11.9h，织物上方75cm处的测压管高度变化1mm需要的时间不低于5.6h。另外，随着测压管水头的增加，水的渗出速度还将降低；测压管水头稳定所需时间越长，水分蒸发对其影响越大。综上所述，采用粉质粘土、黏土等渗透系数较低的土体时，梯度比法水头稳定时间长达数天，试验周期长。2)很难准确判定测压管读数稳定。由于测压管水头变化非常缓慢，加上水分蒸发的影响，很难准确判断测压管是否稳定，若判断失误，将直接导致梯度比计算结果错误。3)由于试验时间较长，土体中细颗粒含量较多时，测压管管口非常容易堵塞。4)由于以上原因的存在，在同一水平高度的测压管水头常常出现数据相差较大的情况，对试验数据的选取带来一定麻烦。5)梯度比法淤堵试验须装样后饱和土体，对于低渗透性土体，饱和速度慢，且由于土体结构强度小，入水稍快就会出现土体破坏，饱和度也不易控制，若饱和不彻底将降低渗透速度，对试验结果有明显影响。6)试验用水依赖于外部水源，试验过程中须保持水头，试验时间较久将会造成水资源浪费。7)梯度比法淤堵试验仪每次只能测试一个试样，每小时读数一次，测压管24h内能稳定时读数次数为51次。梯度比法淤堵试验，读数频次高，劳动效率低。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供一种土工织物轴向压缩法淤堵试验装置。本技术的技术方案：土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，包括试样容器、变形测量装置和轴向加压装置，其特征在于，所述试样容器包括水槽、护环、环刀、透水板和试样盖，所述水槽内依次设置有护环、透水板、环刀和试样盖，所述变形测量装置和所述轴向加压装置与所述试样盖接触；所述透水板包括顶部透水板和底部透水板，所述顶部透水板和所述底部透水板间设置环刀，所述护环内由下至上依次设置底部透水板、环刀、顶部透水板和试样盖，所述环刀内设置试样，所述试样包括从下到上依次设置的底部土工织物、土样、顶部土工织物，所述环刀内径大于等于79.8mm，所述护环、所述环刀、所述试样、所述透水板和所述试样盖的尺寸相匹配。进一步地，所述试样盖顶面中心设有钢珠，所述轴向加压装置通过钢珠与所述试样盖接触连接；所述水槽底部设有浅凹槽，用于放置所述护环，所述护环的底部设置泄流口，用做水的流通通道；所述浅凹槽内沿的直径小于护环内径，所述浅凹槽外沿的直径大于护环外径。进一步地，所述变形测量装置包括百分表和表架，所述表架一端连接所述水槽，所述表架另一端连接百分表。进一步地，所述变形测量装置采用位移传感器。进一步地，所述百分表量程10～20mm，最小分度为0.01mm。进一步地，所述位移传感器采用零级位移传感器。进一步地，所述轴向加压装置采用液压式、气压式、杠杆式或磅秤式装置。进一步地，所述表架包括连接杆和调节杆，所述连接杆和所述调节杆直设置，所述调节杆两端设置安装孔，所述水槽外壁上设置连接孔，所述调节杆一端的所述安装孔与所述百分表连接固定，所述调节杆另一端安装孔与所述连接杆一端连接，所述连接杆另一端与所述水槽的外壁上的连接孔连接。本技术有益效果是：(1)整体结构简单，设计合理，通过轴向加压装置，使土样自身的水在压力的作用下，带动土颗粒进行迁移，从而造成土工织物的淤堵，解决了传统梯度比试验装置必须使用外来水源提供水力梯度，必须通过土体的渗水量来读取测压管水位和计算渗透系数，测压管水位与实际水头之间可能存在误差，不能用于土工织物作为低渗透土体滤层时的本文档来自技高网...

【技术保护点】
土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，包括试样容器、变形测量装置和轴向加压装置，其特征在于，所述试样容器包括水槽、护环、环刀、透水板和试样盖，所述水槽内依次设置有护环、透水板、环刀和试样盖，所述变形测量装置和所述轴向加压装置与所述试样盖接触；所述透水板包括顶部透水板和底部透水板，所述顶部透水板和所述底部透水板间设置环刀，所述护环内由下至上依次设置底部透水板、环刀、顶部透水板和试样盖，所述环刀内设置试样，所述环刀内径大于等于79.8mm，所述护环、所述环刀、所述试样、所述透水板和所述试样盖的尺寸相匹配。

【技术特征摘要】
1.土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，包括试样容器、变形测量装置和轴向加压装置，其特征在于，所述试样容器包括水槽、护环、环刀、透水板和试样盖，所述水槽内依次设置有护环、透水板、环刀和试样盖，所述变形测量装置和所述轴向加压装置与所述试样盖接触；所述透水板包括顶部透水板和底部透水板，所述顶部透水板和所述底部透水板间设置环刀，所述护环内由下至上依次设置底部透水板、环刀、顶部透水板和试样盖，所述环刀内设置试样，所述环刀内径大于等于79.8mm，所述护环、所述环刀、所述试样、所述透水板和所述试样盖的尺寸相匹配。2.根据权利要求1的土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，其特征在于所述试样盖顶面中心设有钢珠，所述轴向加压装置通过钢珠与所述试样盖接触连接；所述水槽底部设有浅凹槽，用于放置所述护环，所述护环的底部设置泄流口，用做水的流通通道；所述浅凹槽内沿的直径小于护环内径，所述浅凹槽外沿的直径大于护环外径。3.根据权利要求2的土工织物轴向压缩法淤堵试验装...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑爱荣，朱洪满，
申请(专利权)人：中交天津港湾工程研究院有限公司，天津港湾工程质量检测中心有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12