复杂水力载荷渗流-应力耦合三轴试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种复杂水力载荷渗流

【技术实现步骤摘要】
复杂水力载荷渗流
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应力耦合三轴试验装置


[0001]本专利技术涉及岩土体渗流试验设备领域，尤其涉及复杂水力载荷渗流
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应力耦合三轴试验装置。

技术介绍

[0002]我国已建水库和堤防工程中，土石坝的数量占比较大。而已发生的溃坝事故中，土石坝的渗透破坏占比也较大。土体渗透安全事关土质堤坝工程的建设成败，其渗透变形的发生
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发展
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破坏全过程致灾机制迫切需要深入研究。
[0003]目前，国内外专家学者针对土体渗流问题的研究主要集中于探究未渗透变形土体的渗透系数(k)。我国《土工试验规程》(SL237
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1999)对无黏性粗粒土采用常水头试验，对黏性细粒土采用变水头试验。国内外也有部分学者通过自行研发的土柱试验设备探究土体的渗透系数。但这些渗透试验都仅在侧限(一维应力)及单向稳定小水力梯度(i)状态下进行，不能考虑实际复杂的应力及水力环境。在实际工程中，土石坝、土质堤防等工程在服役期所处应力环境复杂，长期经受水位往复升降的循环水力载荷作用。这些复杂水力载荷
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应力耦合作用将对土体的渗流特性、变形特性、强度特性产生深刻影响，以致影响工程安全运行。
[0004]同时，在土体渗透变形过程中，随颗粒的流失、移动，颗粒间的接触排列及力链的形成也会相应调整，造成土体强度、应力
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应变规律等力学行为的变化。探究发生渗透变形土体(未破坏)的力学响应机制对土石坝、土质堤防等工程长期运营安全至关重要。但目前已有的试验设备多仅能单一测试土体的渗透系数(k)，不能连续性对已发生渗透变形(未破坏)土体进行剪切试验，以获得其力学参数的变化。若想要获得复杂应力环境
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渗透变形监测
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力学行为响应的连续性试验结果，往往需要准备多个试验设备，占用更多的人力资源和物力资源去完成试验。

技术实现思路

[0005]为了解决以上技术问题，实现复杂应力环境
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渗透变形监测
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力学行为响应连续性试验，节约人力、物力，获得更好的试验效果，本专利技术提出了一种复杂水力载荷渗流
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应力耦合三轴试验装置。
[0006]为了实现以上的专利技术目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]复杂水力载荷渗流
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应力耦合三轴试验装置，包括水力荷载加载组件、一体式集成试验组件和渗透水流量监测组件；
[0008]所述水力荷载加载组件用于提供试验模拟的复杂渗流条件；
[0009]所述一体式集成试验组件与所述水力荷载加载组件连通，所述一体式集成试验组件包括上下设置的新型改进三轴仪和渗流颗粒收集单元；所述新型改进三轴仪用于放置试样，对所述试样施加复杂应力条件，监测所述试样在渗流过程中的渗透变形情况，并在渗透试验后进行连续性三轴剪切试验；所述渗流颗粒收集单元与所述新型改进三轴仪连通，用于收集和监测渗流过程中的试样颗粒流失量；
[0010]所述渗透水流量监测组件与所述一体式集成试验组件连通，用于监测所述试样在不同水力荷载作用下的渗透水流量。
[0011]在一些较优的实施例中，所述新型改进三轴仪包括从下至上依次设置的：底盘、多通道连接环和压力水域仓；
[0012]所述底盘下表面贯穿设置有出料端，所述出料端与所述渗流颗粒收集单元连通；所述底盘上表面设置有试样放置座；所述出料端与试样放置座的轴线共线。
[0013]在一些较优的实施例中，所述试样放置座内部设置有漏斗形通道，所述漏斗形通道小端贯穿所述试样放置座底面，大端设置有包括若干通孔的顶盖。
[0014]在一些较优的实施例中，所述新型改进三轴仪还包括试样放置顶帽和顶帽透水件；所述顶帽透水件设置在所述试样放置顶帽与试样之间，且表面均布有若干通孔；所述试样放置顶帽与所述水力荷载加载组件连通。
[0015]在一些较优的实施例中，所述渗流颗粒收集单元设置于所述新型改进三轴仪下方，包括从下至上依次设置的底座、称重装置和滤砂装置。
[0016]在一些较优的实施例中，所述滤砂装置包括从下至上依次设置的下盘、侧壁和上盘；
[0017]所述下盘内部设置有导流通道，所述导流通道一端贯穿下盘上表面，一端贯穿下盘侧面并与所述渗透水流量监测组件连通；
[0018]所述上盘贯穿设置有进料端，所述进料端与所述新型改进三轴仪连通；
[0019]所述侧壁中部设置有滤网固定环；所述滤网固定环上安装有滤砂网。
[0020]在一些较优的实施例中，所述渗透水流量监测组件包括并排设置的储水容器和量测容器；
[0021]所述储水容器包括设置在下部的进料口，和设置在上部的出料口；所述进料口与所述一体式集成试验组件连通，所述出料口与所述量测容器连通。
[0022]在一些较优的实施例中，所述出料口高度与所述一体式集成试验组件中放置的试样底面高度相同。
[0023]在一些较优的实施例中，所述水力荷载加载组件包括气动压力控制器、输气管路和压力水罐；
[0024]所述气动压力控制器进气端与气源连通，输气端通过所述输气管路与所述压力水罐的顶部连通；所述压力水罐的底部设置有出水口，所述出水口与所述一体式集成试验组件连通。
[0025]有益效果
[0026]1、本专利技术通过水力荷载加载组件，实现对复杂水力载荷的模拟，如激增瞬减水力载荷、循环水力梯度等，以使试验条件更加符合工程服役现场的复杂水力载荷情况；
[0027]2、通过一体式集成试验组件，可实现复杂应力环境
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渗透变形监测
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力学行为响应连续性试验，避免重复购置准备多个试验设备，节约了试验所需的人力、物力资源。
[0028]3、摒弃传统的挟沙水流底部沉积泥沙，上部取清水的渗流颗粒收集思想，采用三轴仪+滤砂装置+称重装置的一体式设计，实现水土分离，消除了水流流动对称重的影响，能在渗流试验进行过程中实时测量冲出颗粒的质量，试验过程更加方便，试验结果更加准确。
附图说明
[0029]图1为本专利技术一种较优实施例中的总结构示意图；
[0030]图2为本专利技术一种较优实施例中的水力荷载加载组件结构示意图；
[0031]图3为本专利技术一种较优实施例中的一体式集成试验组件结构示意图；
[0032]图4为本专利技术一种较优实施例中的试样放置座的轴侧放大示意图；
[0033]图5为本专利技术一种较优实施例中的局部轴向应变测量装置的结构示意图；
[0034]图6为本专利技术一种较优实施例中的局部径向应变测量装置的结构示意图；
[0035]图7为图3中A处的放大示意图；
[0036]图8为本专利技术一种较优实施例中的渗透水流量监测组件结构示意图；
[0037]图9为本专利技术另一种较优实施例中安装位置示意图；
[0038]图中：1、水力荷载加载组件；2、一体式集成试验组件；3、渗透水流量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.复杂水力载荷渗流
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应力耦合三轴试验装置，其特征在于：包括水力荷载加载组件(1)、一体式集成试验组件(2)和渗透水流量监测组件(3)；所述水力荷载加载组件(1)用于提供试验模拟的复杂渗流条件；所述一体式集成试验组件(2)与所述水力荷载加载组件(1)连通，所述一体式集成试验组件(2)包括上下设置的新型改进三轴仪(201)和渗流颗粒收集单元(202)；所述新型改进三轴仪(201)用于放置试样(2017)，对所述试样(2017)施加复杂应力条件，监测所述试样(2017)在渗流过程中的渗透变形情况，并在渗透试验后进行连续性三轴剪切试验；所述渗流颗粒收集单元(202)与所述新型改进三轴仪(201)连通，用于收集和监测渗流过程中的试样(2017)颗粒流失量；所述渗透水流量监测组件(3)与所述一体式集成试验组件(2)连通，用于监测所述试样(2017)在不同水力荷载作用下的渗透水流量。2.如权利要求1所述的复杂水力载荷渗流
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应力耦合三轴试验装置，其特征在于：所述新型改进三轴仪(201)包括从下至上依次设置的：底盘(2011)、多通道连接环(2012)和压力水域仓(2013)；所述底盘(2011)下表面贯穿设置有出料端(2014)，所述出料端(2014)与所述渗流颗粒收集单元(202)连通；所述底盘(2011)上表面设置有试样放置座(2015)；所述出料端(2014)与试样放置座(2015)的轴线共线。3.如权利要求2所述的复杂水力载荷渗流
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应力耦合三轴试验装置，其特征在于：所述试样放置座(2015)内部设置有漏斗形通道，所述漏斗形通道小端贯穿所述试样放置座(2015)底面，大端设置有包括若干通孔的顶盖(2016)。4.如权利要求2所述的复杂水力载荷渗流
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应力耦合三轴试验装置，其特征在于：所述新型改进三轴仪(201)还包括试样放置顶帽(2019)和顶帽透水件(2018)；所述顶帽透水件(2018)设置在所述试样放置顶帽(2019)与试样(2017)之间，且表面均布有若干通孔；所述试样放置顶帽(2019)与所述水力荷载加载组件(1)连通。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈辰，陈群，项霞，吴震宇，张利民，李焕运，唐熙阳，崔治，李艳灵，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：