一种用于粗粒土的渗透坡降试验机及其试验控制方法技术

本发明专利技术涉及一种用于粗粒土的渗透坡降试验机及其试验控制方法，该渗透坡降试验机包括操作台和背板，操作台上设置有垂直渗透仪，垂直渗透仪的筒体连通有进水管，进水管连接有升降水箱，升降水箱通过升降装置驱动沿设置于背板上的垂直滑轨上下滑动，滑轨上每隔1cm设置有弧形限位槽，弧形定位槽底部安装有永磁铁，升降水箱面向滑轨的一侧内置有端部呈圆弧形的定位柱，定位柱内部设置有与永磁铁磁性吸附的第一信号部和第二信号部，升降装置连接有到位提示灯，第一信号部与第二信号部接入到位提示灯的控制回路，当第一信号部与第二信号部接通时，到位提示灯闪烁。本发明专利技术的优点是方便对设备进行操作，减小检测过程中产生的误差，提高检测结果的准确性。

A seepage gradient testing machine for coarse-grained soil and its test control method

【技术实现步骤摘要】
一种用于粗粒土的渗透坡降试验机及其试验控制方法
本专利技术涉及检测技术的
，尤其是涉及一种用于粗粒土的渗透坡降试验机及其试验控制方法。
技术介绍
土的渗透性和渗流问题的研究已成为土力学和岩土工程领域的一个重要和有实际意义的课题，它和人类生活密切相关，涉及到的领域有：水利、建筑、交通、采矿、石油、农业和环境等。渗流会引起土体的渗透变形，直接影响土工建筑物和地基的稳定和安全；同时渗流会造成水量损失而降低工程效益。渗透变形、渗透破坏其相关评价是实际工程中结构设计和稳定分析中的一个基本项目，直接关系到工程设计的安全可靠及经济合理。室内渗透试验是验证渗透变形计算方法和揭示渗透力形成的物理机制的重要手段之一。对于水利工程而言，堆石坝是目前应用广泛的高坝坝型之一，保证大坝各分区的渗透稳定性是堆石坝设计施工的关键课题之一，而通过对各类坝料进行渗透破坏试验，得到其破坏坡降，是研究大坝渗透稳定性的重要手段。渗透坡降试验涉及细粒土的渗透坡降试验和粗粒土的渗透坡降试验，在粗粒土的渗透坡降试验中，其试验方法采用渗透水从下向上，主要用于测定粗粒土在渗流水通过时，试样的垂直渗透系数和细颗粒随渗流逐渐流失的临界坡降（管涌）以及土体整体浮动时的破坏坡降（流土）。在试验中，需要使用到供水设备向垂直渗透仪中进行供水，供水设备一般包括一个供水箱和提升架，通过提升架能够逐步提升供水箱的高度从而能够完成试样饱和渗透检测，但是现有技术中，供水箱的提升架结构较为简单，在检测过程中，供水箱的高度提升伴随整个试验，对于试验结果的准确性有着较大影响，仅仅凭借人工手动以及目视去控制供水箱地升降有着较大的误差。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于粗粒土的渗透坡降试验机，其优点是方便操作，减小检测过程中产生的误差，提高检测结果的准确性。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于粗粒土的渗透坡降试验机，包括操作台和位于操作台上的背板，所述操作台上设置有垂直渗透仪，所述垂直渗透仪的筒体的侧壁上从下之上依次连通有进水管、下水位管、中水位管、上水位管，以及出水管，所述下水位管、中水位管，以及上水位管均与设置在背板上的测压管连接，所述进水管连接有升降水箱，所述升降水箱通过升降装置驱动沿设置于背板上的垂直滑轨上下滑动，所述垂直滑轨上设置有刻度尺，所述滑轨上每隔1cm设置有弧形限位槽，所述弧形定位槽底部安装有永磁铁，所述升降水箱面向滑轨的一侧内置有端部呈圆弧形的定位柱，所述定位柱内部设置有与永磁铁磁性吸附的第一信号部和第二信号部，所述升降装置连接有到位提示灯，所述第一信号部与第二信号部接入到位提示灯的控制回路，当第一信号部与第二信号部接通时，所述到位提示灯闪烁。通过采用上述技术方案，滑轨上设置弧形限位槽，并且配合永磁铁，能够当升降水箱移动至所需高度时，磁性吸引升降水箱上的定位柱，使得定位柱的端部进入弧形限位槽中，避免升降水箱升降不到位的问题，而且，定位柱的端部呈圆弧形，从而能够保证当升降水箱的定位柱能够脱离滑轨表面的弧形定位槽继续升降；定位柱内部设置有第一信号部和第二信号部，其能够连接到位提示灯，一旦升降水箱升至指定位置后，定位柱与弧形限位槽抵触，使得第一信号部和第二信号部接通，使得到位提示灯闪烁，提示试验人员升降水箱已经到位，保证试验的准确性、有效性。本专利技术进一步设置为：所述升降水箱的背侧构造形成有安装孔，所述定位柱嵌合于所述安装孔内，所述安装孔内设置有回复弹簧，所述回复弹簧的一端固定连接于安装孔底部，回复弹簧的另一端固定连接于定位柱的尾端。通过采用上述技术方案，定位柱通过设置的回复弹簧能够自动缩回，当升降水箱从一个指定点到达另一个指定点时，定位柱会从弧形定位槽内滑出，此时弹簧的回复力驱动定位柱缩回，使得第一信号部和第二信号部脱离滑轨的表面，从而使得到位提示灯停止闪烁。本专利技术进一步设置为：所述升降装置包括固定轴承座、转动连接在固定轴承座上的摇杆、连接于摇杆端部的放线盘、设置于背板顶端的定滑轮，以及绕过定滑轮，一端与升降水箱连接，一端缠绕在放线盘上的牵引绳。通过采用上述技术方案，采用手动方式对升降水箱进行驱动，通过摇杆、定滑轮，以及放线盘的组合作为升降装置，在实际的操作过程中，升降水箱的升降更加的稳定、而且操作精确度较高。本专利技术进一步设置为：所述升降水箱一侧设置有U形管，所述U形管与所述刻度尺错位设置。通过采用上述技术方案，通过设置的U形管能够准确地了解水箱内的水位，并且通过刻度尺可以观察水箱内水位的高度。本专利技术进一步设置为：所述背板上设置有计时器。通过采用上述技术方案，由于在试验中，每一次的升降水箱的提升一级测读都需要经过固定的时间，因此，通过背板上的计时器，实验人员能够及时记录时间。本专利技术进一步设置为：所述升降水箱内设置有热电偶，以用于对升降水箱内的水进行加热。通过采用上述技术方案，对于试验中用水，对于检测结果也会有较大的影响，水中含气对渗透系数的影响主要由于水中气体分离，形成气泡堵塞图的空隙，致使渗透系数逐渐降低，因此试验中一般使用无气水，最少是用实际作用于土中的天然水，而且升降水箱内的水温应该高于室温3-4度，主要目的是避免试验水进入土试样中会因温度升高二分解出气泡，对试验结果造成影响，导致试验失败，通过设置的热电偶能够对升降水箱内的试验水进行加热，从而满足上述条件。本专利技术进一步设置为：所述升降水箱内设置有第一温度传感器，所述背板上设置有第二温度传感器，所述热电偶受控于所述第一温度传感器和第二传感器，当第一温度传感器检测到的温度小于第二温度传感器检测到的温度，且第一温度传感器与第二温度传感器的实时温度差值小于预设温度差值阈值时，所述热电偶开启。通过采用上述技术方案，热电偶采用自动控制，其通过第一温度传感器和第二温度传感器能够实时地检测试验水温度和室温，从而根据对比进行自动开启和关闭，从而随时调节升降水箱内试验水的温度。本专利技术的另一个目的是提供一种试验控制方法，该方法的优点是减小检测过程中产生的误差，提高检测结果的准确性。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种试验控制方法，利用用于粗粒土的渗透坡降试验机执行以下步骤，该步骤包括：步骤一、填入试样；步骤二、饱和试样：升降装置驱动升降水箱向上运动，同时观察U形管内的水位，使得升降水箱内的水位略高于试样的底面，然后慢速驱动升降水箱向上运动，当定位柱被永磁铁吸引至弧形限位槽内时，第一信号部与第二信号部接通到位提示灯的控制回路，到位提示灯闪烁，停止驱动；随着试样水位的上升，待水溢出出水管为止，使得试样充分浸润饱和，此时各个测压管的水位应与上水位管的水位齐平；步骤三、开始试验：按照设定好的渗透初始坡降、递增值，逐次驱动升降水箱上升，每次升降需满足预设条件，待水流稳定后，测记各个测压管的水位，同时使用量筒测度出水管的渗水量；在每一级的水头下，测读次数大于等于三次，每次测读时间间隔为10min-20min，同时测读进水管和出水管的温度；取读数接近的三次平均值作为试验值。本专利技术进一步设置为：在步骤一之后，步骤三之前，还包括：步骤二、水温检测：第一温度传感器检测升降水箱内的水的温度，第二温度传感器检测室内的温度，当第一温度传感器与第二温度传感器的温度差值小于预设温度差值阈值时，热电偶开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于粗粒土的渗透坡降试验机，其特征在于，包括操作台(1)和位于操作台(1)上的背板(2)，所述操作台(1)上设置有垂直渗透仪，所述垂直渗透仪的筒体(3)的侧壁上从下之上依次连通有进水管(5)、下水位管(6)、中水位管(7)、上水位管(8)，以及出水管，所述下水位管(6)、中水位管(7)，以及上水位管(8)均与设置在背板(2)上的测压管(9)连接，所述进水管(5)连接有升降水箱(10)，所述升降水箱(10)通过升降装置（16）驱动沿设置于背板(2)上的垂直滑轨(11)上下滑动，所述垂直滑轨(11)上设置有刻度尺(29)，所述滑轨(11)上每隔1cm设置有弧形限位槽(17)，所述弧形定位槽底部安装有永磁铁(18)，所述升降水箱(10)面向滑轨(11)的一侧内置有端部呈圆弧形的定位柱(20)，所述定位柱(20)内部设置有与永磁铁(18)磁性吸附的第一信号部(22)和第二信号部(23)，所述升降装置（16）连接有到位提示灯（21），所述第一信号部(22)与第二信号部(23)接入到位提示灯（21）的控制回路，当第一信号部(22)与第二信号部(23)接通时，所述到位提示灯（21）闪烁。

【技术特征摘要】
1.一种用于粗粒土的渗透坡降试验机，其特征在于，包括操作台(1)和位于操作台(1)上的背板(2)，所述操作台(1)上设置有垂直渗透仪，所述垂直渗透仪的筒体(3)的侧壁上从下之上依次连通有进水管(5)、下水位管(6)、中水位管(7)、上水位管(8)，以及出水管，所述下水位管(6)、中水位管(7)，以及上水位管(8)均与设置在背板(2)上的测压管(9)连接，所述进水管(5)连接有升降水箱(10)，所述升降水箱(10)通过升降装置（16）驱动沿设置于背板(2)上的垂直滑轨(11)上下滑动，所述垂直滑轨(11)上设置有刻度尺(29)，所述滑轨(11)上每隔1cm设置有弧形限位槽(17)，所述弧形定位槽底部安装有永磁铁(18)，所述升降水箱(10)面向滑轨(11)的一侧内置有端部呈圆弧形的定位柱(20)，所述定位柱(20)内部设置有与永磁铁(18)磁性吸附的第一信号部(22)和第二信号部(23)，所述升降装置（16）连接有到位提示灯（21），所述第一信号部(22)与第二信号部(23)接入到位提示灯（21）的控制回路，当第一信号部(22)与第二信号部(23)接通时，所述到位提示灯（21）闪烁。2.根据权利要求1所述的用于粗粒土的渗透坡降试验机，其特征在于：所述升降水箱(10)的背侧构造形成有安装孔(19)，所述定位柱(20)嵌合于所述安装孔(19)内，所述安装孔(19)内设置有回复弹簧(24)，所述回复弹簧(24)的一端固定连接于安装孔(19)底部，回复弹簧(24)的另一端固定连接于定位柱（20）的尾端。3.根据权利要求1所述的用于粗粒土的渗透坡降试验机，其特征在于：所述升降装置（16）包括固定轴承座(161)、转动连接在固定轴承座(161)上的摇杆(162)、连接于摇杆(162)端部的放线盘(163)、设置于背板(2)顶端的定滑轮(164)，以及绕过定滑轮(164)，一端与升降水箱(10)连接，一端缠绕在放线盘(163)上的牵引绳(165)。4.根据权利要求1所述的用于粗粒土的渗透坡降试验机，其特征在于：所述升降水箱(10)一侧设置有U形管(28)，所述U形管(28)与所述刻度尺(29)错位设置。5.根据权利要求1所述的用于粗粒土的渗透坡降试验机，其特征在于：所述背板(2)上设置有计时器(10)。6.根据权利要求1所述的用于粗粒土的渗透坡降试验机，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马洪丽，王博，
申请(专利权)人：北京润宏技术检测有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11