考虑上覆压力和渗流路径的土工织物排水性能实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种考虑上覆压力和渗流路径的土工织物排水性能实验装置，涉及考虑上覆荷载和入渗率的土工合成材料综合排水性能、土工合成材料

【技术实现步骤摘要】
考虑上覆压力和渗流路径的土工织物排水性能实验装置


[0001]本技术涉及一种考虑上覆压力和渗流路径的土工织物排水性能实验装置，涉及考虑上覆荷载和入渗率的土工合成材料综合排水性能、土工合成材料
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土体界面渗透特性的室内试验技术。

技术介绍

[0002]土工合成材料常用于土工构筑物加筋、排水，以提高土体强度、改善土体排水性能。土工织物用于边坡、挡墙、路面结构和隧道排水，土工织物在不同压力和水力梯度作用下的排水性能很重要。土工织物排水性能一般分为竖向排水和水平向排水，水平向排水指的是渗流方向与土工织物平行，竖向排水指的是渗流方向垂直于土工织物。不少室内试验用于分析土工织物排水性能，水平向排水性能室内实验一般基于ASTM D 4716，可考虑竖向荷载对土工织物水平向排水性能的影响，但水力梯度有限，一般为0.5、1.0和3.0。竖向排水性能实验基于ASTM D 5493，可考虑竖向荷载对土工织物竖向排水性能的影响，实验水头在10cm~60cm之间，上述室内实验过程中均没有考虑周围土体的影响。而土工织物在边坡、挡墙、路面结构和隧道排水等实际工程应用中，地下水渗流路径通常是由周围土体垂直入渗土工合成材料，然后再经水平向排水，土工织物综合排水性能受周围土体、上覆压力和水力梯度影响，亟待在室内试验装置中得以反应和模拟。
[0003]土体
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土工织物界面渗流特性很复杂，非饱和条件下土体
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土工织物界面常产生毛细阻滞效应，入渗水聚集在上覆土体与土工织物界面，待上覆土体饱和，入渗水沿土工织物侧向排出。上覆土体含水量提高，降低土体
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土工织物界面强度，影响土体
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土工织物构筑物稳定性。很多学者采用土柱试验开展土体
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土工织物界面渗流特性、毛细阻滞效应及其消除方法，减小毛细阻滞效应的影响，但土柱试验一般无法考虑上覆压力的影响。
[0004]综上所述，目前土工织物水平向和竖向渗透特性室内试验，无法模拟实际工程渗流路径，且没有考虑周围土体的影响，土体
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土工织物界面渗流特性土柱试验无法考虑上覆压力影响，亟待研发反映实际渗流路径、考虑上覆压力和水力梯度的土工织物综合排水性能和土体
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土工织物界面渗透特性的室内实验装置。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种考虑上覆压力和渗流路径的土工织物排水性能实验装置，该实验装置可以模拟实际工程渗流路径和考虑周围土体的影响，实验研究反映实际渗流路径、考虑上覆压力和水力梯度的土工织物综合排水性能。
[0006]本技术的技术方案在于：一种考虑上覆压力和渗流路径的土工织物排水性能实验装置，包括用于装填试验土体的模型箱，所述模型箱的上方设置有用于向试验土体施加压力的上覆压力加载系统，所述上覆压力加载系统连接有向其提供气压力的数据采集及控制系统，所述模型箱上还连接有用于均匀且可控的向试验土体表面施加渗流区边界条件的入渗率控制系统。
[0007]进一步地，所述模型箱设置于一支架的底板上，所述上覆压力加载系统安装于支架的顶部，所述数据采集及控制系统与空气压缩机相连接。
[0008]进一步地，所述模型箱包括箱体，所述箱体内夹持多层土工织物并设置有与数据采集及控制系统相连接的吸力传感器和水分传感器，箱体的侧向设置排水通道。
[0009]进一步地，所述箱体内填充有砂土，位于砂土的上侧设置有若干层复合土工材料，位于复合土工材料的上侧设置有碎石垫层，所述碎石垫层的上侧设置有粉土质砂，所述粉土质砂内预留有自下而上预留有若干吸力传感器预留孔和水分传感器预留孔，所述箱体的侧向设置有与复合土工材料高度一致的可控排水口。
[0010]进一步地，所述复合土工材料为外包土工织物的S型排水板；所述可控排水口经软管与设置在电子天平上的容器相连接。
[0011]进一步地，所述上覆压力加载系统包括滚动膜片气缸，滚动膜片气缸的输出端与设置于模型箱上端部并位于试验土体上侧的多孔传压板相连接，所述滚动膜片气缸上还安装有用于量测土体沉降量的百分表。
[0012]进一步地，所述滚动膜片气缸经软管与提供气压力的数据采集及控制系统相连接；滚动膜片的加载杆上连接有传力杆，所述传力杆与多孔传压板相连接。
[0013]进一步地，所述数据采集及控制系统包括与空气压缩机相连接的数据采集箱，所述数据采集箱上设置有气压力表、进水气压力表、上覆荷载气压力表、进水气压力控制旋钮、上覆荷载气压力控制旋钮、复位按钮。
[0014]进一步地，所述入渗率控制系统包括马氏瓶，所述马氏瓶经软管与一储水仪的下部相连接，所述储水仪的上部与数据采集及控制系统相连接，储水仪的下部经软管还连接有安装于模型箱上端的喷淋装置。
[0015]进一步地，所述马氏瓶和储水仪的侧壁均由透明有机玻璃制成；所述喷淋装置由安装于模型箱上方的若干雾化喷头组成。
[0016]与现有技术相比较，本技术具有以下优点：
[0017]1、该装置可以模拟实际工程渗流路径和考虑周围土体的影响，实验研究反映实际渗流路径、考虑上覆压力和水力梯度的土工织物综合排水性能。
[0018]2、该装置可以考虑上覆压力和水力梯度对土体
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土工织物界面渗透特性的影响。
[0019]3、该装置能够反映实际渗流路径、考虑上覆压力和水力梯度的土工织物综合排水性能和土体
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土工织物界面渗透特性。
附图说明
[0020]图1为本技术的实验装置剖面图；
[0021]图2为本技术的实验装置模型箱结构图；
[0022]图3为本技术的实验装置入渗率控制系统与数据采集及控制系统连接示意图；
[0023]图4为本技术的实验装置上覆压力加载系统；
[0024]图5为本技术的数据采集及控制系统与空压机连接结构图；
[0025]图中：1
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模型箱；2
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入渗率控制系统；3
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上覆压力加载系统；4
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数据采集及控制系统；5
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空气压缩机；6
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模型箱支架；7
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喷淋装置；8
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多孔传压板；9
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粉土质砂；10
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吸力传感器
预留孔；11
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水分传感器预留孔；12
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可控出水口；13
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碎石垫层；14
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S型排水板外包土工织物；15
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砂土；16
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底板；17
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三通接头；18
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电子天平；19
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吸力传感器；20
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水分传感器；21
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塑胶软管； 22
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马氏瓶；23
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降雨雾化喷头；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑上覆压力和渗流路径的土工织物排水性能实验装置，包括用于装填试验土体的模型箱，其特征在于，所述模型箱的上方设置有用于向试验土体施加压力的上覆压力加载系统，所述上覆压力加载系统连接有向其提供气压力的数据采集及控制系统，所述模型箱上还连接有用于均匀且可控的向试验土体表面施加渗流区边界条件的入渗率控制系统。2.根据权利要求1所述的考虑上覆压力和渗流路径的土工织物排水性能实验装置，其特征在于，所述模型箱设置于一支架的底板上，所述上覆压力加载系统安装于支架的顶部，所述数据采集及控制系统与空气压缩机相连接。3.根据权利要求1或2所述的考虑上覆压力和渗流路径的土工织物排水性能实验装置，其特征在于，所述模型箱包括箱体，所述箱体内夹持多层土工织物并设置有与数据采集及控制系统相连接的吸力传感器和水分传感器，箱体的侧向设置排水通道。4.根据权利要求3所述的考虑上覆压力和渗流路径的土工织物排水性能实验装置，其特征在于，所述箱体内填充有砂土，位于砂土的上侧设置有若干层复合土工材料，位于复合土工材料的上侧设置有碎石垫层，所述碎石垫层的上侧设置有粉土质砂，所述粉土质砂内预留有自下而上预留有若干吸力传感器预留孔和水分传感器预留孔，所述箱体的侧向设置有与复合土工材料高度一致的可控排水口。5.根据权利要求4所述的考虑上覆压力和渗流路径的土工织物排水性能实验装置，其特征在于，所述复合土工材料为外包土工织物的S型排水板；所述可控排水口经软管与设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毓氚，黄耀辉，李樽，黄成锋，李道松，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：新型
国别省市：