加荷式土体固结与二维渗透联合测定装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种加荷式土体固结与二维渗透联合测定装置及测试方法，该装置主要包括三部分：土体压缩组件、垂直向渗透测试组件、水平向渗透测试组件，集压缩固结试验与渗透试验为一体。土体压缩组件有钢球、加压盖板、护环及容器；垂直向渗透测试组件有上透水板、下透水板以及垂直向流经试样土孔隙的水流通道；水平向渗透测试组件有侧向透水板、密封件、半圆开口环以及水平向流经试样土孔隙的水流通道，通过调整伸缩器升降将组件固定。本发明专利技术将固结试验与渗透试验一体化集成，能够获得土的固结试验参数及相关指标，同步获得对应状态下土的水平向与垂直向二维渗透系数，克服了现有固结试验与渗透试验仪器的分散性，提高了试验参数的准确性。准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
加荷式土体固结与二维渗透联合测定装置及方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程试验设备领域，具体涉及室内土工试验综合测试技术。

技术介绍

[0002]渗透系数是反映建筑物稳定性的一个重要指标,它随着土体的上部载荷作用发生变化。建设海上大桥、高层建筑、深水港口、海底隧道等工程，设计阶段及建成后营运阶段均需事先掌握基础沉降与土的渗透性。由于工程建设中或完工后存在着建筑物等各类荷载使基础土体上孔隙发生变化；另外，存在着层状粘土夹砂，土体各向异性等现象，使土的垂直向与水平向孔隙比不同，有些土体水平向渗透往往大于垂直向，如何通过室内试验模拟现场地层状态，测得土体固结压力下水平向与垂直向渗透系数,具有重要的工程应用价值。
[0003]现有的测试方法是基于中国GB/T 50123
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2019《土工试验方法标准》，采用多个试样在不同的装置上进行固结试验与渗透试验，为了获取各向异性上土的渗透系数，需在土样的相邻区域(通常上下位置)切取水平向与垂直向二个试样，由于存在试验装置、试验方法以及试样位置不同等差异，导致所获取的渗透系数无法真实反映实际情况。
[0004]针对上述问题，一些学者提出将传统的室内试验固结仪和渗透仪进行结构改进，形成一个多功能测试装置，使一个试样同步测得固结试验中的压缩系数与渗透试验中的渗透系数。
[0005]为此，中国文献“固结－渗透－注气联合试验装置的研制”(吕华斌，等.浙江大学学报(工学版)，2017，51(7):1278
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1283.)和“渗透固结装置的研制及在实践教学中的应用”(张季如，等.实验技术与管理，2021，38(2):95
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99.)公开了部分创新成果。前者基于国标“土工试验方法标准”对现有的固结仪变水头(渗透仪)法进行结构改进，能够得到常规的固结试验参数和渗透系数；后者研制了一种渗透固结联合测定装置，能够交叉开展固结试验与渗透试验。国外文献EN ISO 17892
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11《Determination of permeability by constant and falling head》4.Test procedure，ASTM D 5084《Standard Test Methods for Measurement of Hydraulic Conductivity of Saturated Porous Materials Using a Flexible Wall Permeameter》5.Appatatus，分别介绍了一种将压缩与渗透联合测定的方法，室内模拟现场土体固结应力下水的单向渗透性，获得的渗透系数较为真实可靠。
[0006]另外，公开号CN 108318401 A的中国专利技术专利申请描述了一种“一种适用于土体固结应力下各向异性渗透系数测试装置”，具体公开了一种用于土体固结应力下渗透系数测试装置，包括加压系统、渗透装置和数据采集系统，保持土体垂直固结应力下，利用装置结构中透水石水平放置或上下放置的方式，测得试样垂直向或水平向渗透系数。
[0007]前述公开的技术或方法将软土固结与渗透二种试验合二为一，形成土体固结一维向的渗透测试法，即每次只能够在垂直向或水平向，二者之一的方向上进行渗透测试，这对提升土工试验获取渗透系数的可靠性进了一步，但是均无法实现就单一土体同步获取固结～渗透耦合关系中土的二维渗透系数。
[0008]故现有方案无法克服固验与渗透二者试验具有的分散性，不同试样之间存在着差
异性，从而降低试验数据可靠性。由此可见，如何实现就单一土体同步获取固结～渗透耦合关系中土的二维渗透系数，从而提高试验数据的可靠性为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0009]针对现有方案存在固结试验与渗透试验仪器具有较大的分散性，试样结构之间存在差异性，导致试验数据可靠性降低的问题，需要一种新的渗透系数的室内土工试验综合测试方案。
[0010]为此，本专利技术的目的在于提供一种加荷式土体固结与二维渗透联合测定装置，并基于该装置提供一种测定方法，本方案能够实现就单一土体开展固结与渗透联合试验，试样在不同的载荷压力下压缩变形，测得土的压缩变形与荷载之间的关系，同步测得所对应的二维渗透系数，即水平向渗透系数和垂直向渗透系数，以克服现有的技术缺陷。
[0011]为了达到上述目的，本专利技术提供的加荷式土体固结与二维渗透联合测定装置，包括土体压缩组件、垂直向渗透测试组件、水平向渗透测试组件；
[0012]所述土体压缩组件构成一个固结试验容器，以测定试样在固结试验容器的试样室内上部加压与试样高度变化的对应关系，依据加压值与试样压缩变形量，计算得到土的压缩类参数；
[0013]所述垂直向渗透测试组件与所述土体压缩组件配合设置，共用固结试验容器的试样室和同一试样，并在试样室内形成垂直向流经试样的渗流通道，以测定水从下往上流经试样孔隙的垂直向渗透系数；
[0014]所述水平向渗透测试组件与所述土体压缩组件配合设置，共用固结试验容器的试样室和同一试样，并在试样室内形成水平向流经试样的渗流通道，以测定水平方向水流经试样孔隙的渗透系数。
[0015]进一步的，所述土体压缩组件包括：加压盖板、护环、容器，所述护环安置在容器的底座上，并在护环内形成有试样室；所述加压盖板可移动地安置在护环中，可在外力作用下对试样室内的试样施加压力，使试样受压后变形固结。
[0016]进一步的，所述垂直向渗透测试组件基于土体压缩组件设置，包括开设在容器底座中的第一进水口，开设在加压盖板上的第一出水口，以及设置在护环内的上透水板、下透水板，所述第一进水口与护环内的试样室连通，所述上透水板与下透水板分别位于试样上下两端，与第一进水口和第一出水口配合，形成垂直向流经试样的渗流通道。
[0017]进一步的，所述垂直向渗透测试组件还包括对应第一进水口和第一出水口设置的第一控制组件，以控制第一进水口和第一出水口导通状态。
[0018]进一步的，所述水平向渗透测试组件基于土体压缩组件设置，包括对称开设在护环上的通孔，两件侧向透水板，两件半圆开口环以及伸缩器，所述两件侧向透水板分别安置在护环上的通孔中，所述两件半圆开口环在其内侧面上分别开设有通水孔，两件半圆开口环分别设置于侧向透水板与护环外侧，且其内侧面上的通水孔分别对应于侧向透水板，所述伸缩器可分别将两件半圆开口环压紧抵接在护环外侧；所述两件侧向透水板分别与两件半圆开口环上的通水孔配合，形成水平向流经试样的渗流通道。
[0019]进一步的，所述半圆开口环与护环之间设置密封件，在半圆开口环上的通水孔与护环上的侧向透水板之间形成密封配合结构。
[0020]进一步的，所述水平向渗透测试组件还包括对应两件半圆开口环上的通水孔设置的第二控制组件，以控制两件半圆开口环上通水孔的导通状态。
[0021]为了达到上述目的，本专利技术提供的加荷式土体固结与二维渗透联合测定方法，包括：
[0022]构建试样室完成试样的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.加荷式土体固结与二维渗透联合测定装置，其特征在于，包括土体压缩组件、垂直向渗透测试组件、水平向渗透测试组件；所述土体压缩组件构成一个固结试验容器，以测定试样在固结试验容器试样室内上部加压时与试样高度变化的对应关系，依据加压值与试样压缩变形量，计算得到土的压缩类参数；所述垂直向渗透测试组件与所述土体压缩组件配合设置，共用固结试验容器的试样室和同一试样，并在试样室内形成垂直向流经试样的渗流通道，以测定水从下往上流经试样孔隙的垂直向渗透系数；所述水平向渗透测试组件与所述土体压缩组件配合设置，共用固结试验容器的试样室和同一试样，并在试样室内形成水平向流经试样的渗流通道，以测定水平方向水流经试样孔隙的渗透系数。2.根据权利要求1所述的加荷式土体固结与二维渗透联合测定装置，其特征在于，所述土体压缩组件包括：加压盖板、护环、容器，所述护环安置在容器的底座上，并在护环内形成有试样室；所述加压盖板可移动地安置在护环中，可在外力作用下对试样室内的试样施加压力，使试样受压后变形固结。3.根据权利要求2所述的加荷式土体固结与二维渗透联合测定装置，其特征在于，所述垂直向渗透测试组件基于土体压缩组件设置，包括开设在容器底座中的第一进水口，开设在加压盖板上的第一出水口，以及设置在护环内的上透水板、下透水板，所述第一进水口与护环内的试样室连通，所述上透水板与下透水板分别位于试样上下两端，与第一进水口和第一出水口配合，形成垂直向流经试样的渗流通道。4.根据权利要求3所述的加荷式土体固结与二维渗透联合测定装置，其特征在于，所述垂直向渗透测试组件还包括对应第一进水口和第一出水口设置的第一控制组件，以控制第一进水口和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡建平，郑建朝，荣艳丽，李孝杰，何斌，孟庆鹏，王培军，刘冰，胡保云，
申请(专利权)人：中交第三航务工程勘察设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：