【技术实现步骤摘要】
一种土体气幕阻渗试验装置及试验方法
[0001]本专利技术涉及一种土体气幕阻渗试验装置及试验方法,属于岩土工程渗流
技术介绍
[0002]基坑、堤坝和土坡在水的作用下都存在渗流现象,由于水的存在使得土体很容易发生渗透变形和渗透破坏。土体材料是由固相、气相和液相三相构成的,水流在土体空隙中发生流动,在渗流力的作用下可使土体发生管涌或流土破坏,二者均可导致建筑物坍塌或坡体塌滑,存在极大的安全隐患。避免因渗透引起的实际工程问题,是十分有必要进行研究的。
[0003]防止渗透变形的传统措施包括采用不透水材料阻断水中的渗流路径,设法增长渗透路径以减小水力坡降,在渗流出口处布置减压、盖重及反滤层防止流土和管涌的发生。目前新兴的一种向饱和土体内充气方法:气体驱替土体孔隙中的水,使饱和土变成非饱和土,根据土体中的渗透性具有随饱和度降低而快速下降的特性达到阻渗目的。
[0004]目前对土体中气、水渗流问题的研究有数值模拟和模型试验的方法,对于复杂土体,数值模拟的方法并不能真实反映气幕阻渗的效果。而模型试验可以直接测量土体的各项指标,更能适应土体的各种特性,得到的数据结果更加准确可靠。
[0005]此外,气幕阻渗是一种新型的应用于工程截排水的措施,目前该措施只少量应用于滑坡防治,尚未应用于坝体和基坑截排水。目前现有的气幕阻渗装置及方法存在一些缺点,不能适用于基坑和坝体截排水。具体缺点如下:(1)现有的专利技术仅针对山体滑坡充气截排水,因此都是研究二维方向阻渗截排水效果,并未涉及三维流动。(2)现有专利技 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种土体气幕阻渗试验装置,包括基坑模拟系统、渗流系统、充气系统和测量系统,其特征在于:所述基坑模拟系统包括外桶(1)、内筒(2);其中,外桶(1)为无盖外桶,用于存放土样,在外桶(1)底部设置有输水孔道和排水孔道;所述外桶(1)顶部边缘设有排水槽(101);所述内筒(2)设置在外桶(1)内,用于模拟基坑形状和尺寸;外桶(1)与内筒(2)之间填筑有土体;所述渗流系统包括供水箱(6)、蠕动泵(7)以及输水管(8);所述供水箱(6)包括第一供水箱(61)以及第二供水箱(62),第一供水箱(61)为试验前饱和土体时提供水源,第二供水箱(62)为试验过程中提供渗流水源,并且通过排水槽(101)回收试验装置内多余的水流;其中,所述第一供水箱(61)设置位置高于外桶(1),其通过一输水管(8)伸入外桶(1)底部的输水孔道内;所述蠕动泵(7)放置在第二供水箱(62)内,通过另一输水管(8)将第二供水箱(62)内的水送到试验装置内,为渗流提供水源,多余的水体通过排水槽(101)回到第二供水箱(62),实现了水流的循环流动;所述充气系统包括空气压缩机(9)、分流器(10)、输气管(11)以及调压阀(12),可实现对土体进行充气,使土体处于非饱和状态,达到阻渗效果;其中,输气管(11)由一根输气主管(111)和若干输气支管(112)组成,由输气支管(112)将气体压入土体内;所述空气压缩机(9)通过输气主管(111)与分流器(10)连接后分流到不同的输气支管(112);所述测量系统包括量筒(13)、排水管(14)、孔隙水压计(15)和竖向位移计(16);其中,所述量筒(13)设置在外桶(1)外部,用于承接内筒(2)内伸出的排水管(14);所述排水管(14)一端接于内筒(2)圆心处,其排水管(14)管头高出内筒(2)中土体一定高度,防止土体随水流进入量筒;所述外桶(1)的土体内插入有所述孔隙水压计(15)以及竖向位移计(16)。2.根据权利要求1所述的一种土体气幕阻渗试验装置,其特征在于:所述内筒(2)底部还设置有底部支撑杆(4),其支撑在内筒(2)底部与外桶(1)底部之间,为了防止内筒(2)随土体发生沉降和倾斜,起到阻止内筒(2)发生沉降的作用。3.根据权利要求2所述的一种土体气幕阻渗试验装置,其特征在于:在所述内筒(2)和外桶(1)之间还设置有侧向支撑杆(5),起到阻止内筒(2)发生倾斜的作用。4.根据权利要求3所述的一种土体气幕阻渗试验装置,其特征在于:所述外桶(1)底部还设置有万向轮(3)。5.根据权利要求4所述的一种土体气幕阻渗试验装置,其特征在于:连接所述第一供水箱(61)的输水管(8)上还设置有阀门开关(81),用于调节饱和时的输水流量,在饱和完成后关闭阀门开关(81)防止水体倒流。6.根据权利要求5所述的一种土体气幕阻渗试验装置,其特征在于:在输气支管(112)不同部位设置有打孔,用于实现不同位置输气阻渗的研究。7.根据权利要求6所述的一种土体气幕阻渗试验装置,其特征在于:所述输气支管(112)上还设置有调压阀(12),用于控制调节各输气支管(112)中的气压,用于实现各输气支管(112)内施加不同气压,在基坑周围不同区域形成不同压力的气幕。8.根据权利要求7所述的一种土体气幕阻渗试验装置...
【专利技术属性】
技术研发人员:张少雄,刘文霄,苑成龙,刘远锋,张力霆,张海彦,徐凯军,朱烨,刘越,丁红强,高翔,王惠卿,马文君,王树,滕志国,
申请(专利权)人:石家庄铁道大学,
类型:发明
国别省市:
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