本发明专利技术公开了一种土体试样的渗流侵蚀与扭剪装置，其属于力学和渗蚀试验装置技术领域，包括空心圆柱扭剪仪、加压单元和颗粒收集单元；空心圆柱扭剪仪内安装有自下而上依次连接的底座、底部透水石、试样区间、顶部透水石和反压冒；底部透水石上设有多个透水通孔；底座上设有内围凹槽，底座外周侧与内围凹槽之间设有斜底空腔，斜底空腔与透水通孔连通；底座周侧安装有与斜底空腔连通的排粒管；颗粒收集单元与排粒管连通；颗粒收集单元和反压冒分别接通有加压单元；通过加压单元和颗粒收集单元实现对试样区间的动态加压，自动收集试样损失的细颗粒，从而实现模拟在多种情况下渗流侵蚀的演化规律以及渗蚀后的扭剪力学演化。演化规律以及渗蚀后的扭剪力学演化。演化规律以及渗蚀后的扭剪力学演化。
【技术实现步骤摘要】
一种土体试样的渗流侵蚀与扭剪装置
[0001]本专利技术涉及力学和渗蚀试验装置
，特别涉及一种土体试样的渗流侵蚀与扭剪装置。
技术介绍
[0002]在海堤及土石坝边坡等近水工程中，土体在水力作用下不仅伴随着应力主轴的旋转，通常还伴随着渗蚀现象的产生，即颗粒在渗流作用下产生迁移损失，但目前的空心圆柱扭剪仪无法对试样进行渗流侵蚀并收集实验过程中试样损失的细颗粒，即无法模拟海堤、土石边坡等工程中的细颗粒损失、细颗粒损失造成的主应力轴偏转，以及主应力轴不同方位时颗粒损失的演化现象。
[0003]因此，为了探明复杂应力条件下的土体抗侵蚀能力及演化过程，以及渗流侵蚀导致的土体力学行为演化规律，急需一种能够对试样进行渗流侵蚀并收集试样损失的细颗粒的扭剪仪。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种土体试样的渗流侵蚀与扭剪装置，以解决现有空心圆柱扭剪仪无法对试样进行渗流侵蚀并收集试样损失的细颗粒的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种土体试样的渗流侵蚀与扭剪装置，包括空心圆柱扭剪仪、加压单元和颗粒收集单元；所述空心圆柱扭剪仪内安装有自下而上依次连接的底座、底部透水石、试样区间、顶部透水石和反压冒；所述底部透水石上设有多个透水通孔；所述底座上设有内围凹槽，所述底座外周侧与所述内围凹槽之间设有斜底空腔，所述斜底空腔与所述透水通孔连通；所述底座周侧安装有与所述斜底空腔连通的排粒管；所述颗粒收集单元与所述排粒管连通；所述颗粒收集单元和所述反压冒分别接通有所述加压单元。
[0006]在其中一个实施例中，所述底座外周侧安装有孔压管，所述孔压管连通所述斜底空腔；所述斜底空腔的底部自所述孔压管向所述排粒管倾斜。
[0007]在其中一个实施例中，所述底座外周侧安装有内围压管，所述内围压管连通所述内围凹槽；所述反压冒上还安装有顶压盖，所述顶压盖上安装有顶压管；所述顶压管与所述内围压管并联连接有内围出口阀。
[0008]在其中一个实施例中，所述内围压管连通于所述内围凹槽的中心。
[0009]在其中一个实施例中，所述底部透水石为圆环形；所述底部透水石的圆环面上均匀布置有多个所述透水通孔；所述底部透水石的一侧圆环面上设有多条分隔条，多条所述分隔条的长度方向朝向所述圆环面的圆心，多条所述分隔条绕所述圆环面的圆心均匀布置。
[0010]在其中一个实施例中，所述加压单元包括空气加压管和加压水箱，所述空气加压管伸入所述加压水箱内；所述加压水箱设有连通内部的加压进水口和加压出水口；所述加
压进水口安装有密封阀；所述加压出水口接通所述反压冒。
[0011]在其中一个实施例中，所述加压进水口和所述加压出水口依次自上而下布置；所述加压进水口设于所述加压水箱的顶部；所述加压出水口设于所述加压水箱的底部。
[0012]在其中一个实施例中，所述颗粒收集单元包括颗粒收集水箱和颗粒流入管；所述颗粒收集水箱自上而下设有连通内部的收集出水口和收集流入口；所述收集出水口安装有出水阀门；所述颗粒流入管经所述收集流入口伸入所述颗粒收集水箱内部，所述颗粒流入管与所述排粒管连通。
[0013]在其中一个实施例中，所述出水阀门接通所述加压单元。
[0014]本专利技术的有益效果如下：
[0015]1、可实现普通的渗蚀剪切，该装置可实现试样复杂初始应力条件下的渗流侵蚀以及对细颗粒的自动收集，并可开展渗流侵蚀试样的扭剪力学特性测试，通过控制所述加压单元的压力的程序算法能模拟各种水头变化的渗蚀模拟，有利于研究堤坝、边坡等基础设施在复杂荷载环境下的土体内部渗流过程、侵蚀过程、及力学行为演化过程。
[0016]2、实现不同主应力方向的渗蚀，该装置通过与所述反压冒接通的所述加压单元和所述孔压管，对施加扭矩后试样的顶部与底部施加水头差，可实现不同主应力轴方向的空心圆柱土样渗流侵蚀的颗粒损失演化。
[0017]3、实现试样渗蚀前后主应力旋转的应力应变特性的试验，该装置通过对所述空心圆柱扭剪仪、所述加压单元、所述孔压管和所述颗粒收集单元的控制可实现对施加在侵蚀土样上的轴力、扭矩、外围压和内围压的动态加载，实现侵蚀土样的主应力轴旋转等力学行为演化研究。
[0018]4、实现渗蚀颗粒的自动收集功能，该装置通过两套所述加压单元以及所述颗粒收集单元，对在渗流作用下于试样中迁移出的颗粒进行自动收集，与所述颗粒收集单元连接的那一套所述加压单元，可以使在渗流侵蚀操作过程中试样内部的反压保持恒定，保证试样的饱和度，减少实验的误差，充分模拟试样的渗流侵蚀和颗粒损失现象。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本专利技术的整体结构示意图；
[0021]图2是本专利技术的空心圆柱扭剪仪的结构示意图；
[0022]图3是本专利技术的加压单元的结构示意图；
[0023]图4是本专利技术的颗粒收集单元和加压单元的结构示意图；
[0024]图5是本专利技术的底部透水石的结构示意图；
[0025]图6是本专利技术的底座和底部透水石的安装示意图；
[0026]图7是本专利技术的空心圆柱试样受力图；
[0027]图8是本专利技术的空心圆柱试样受力状态变化图。
[0028]附图标记如下：
[0029]1、空心圆柱扭剪仪；11、底座；111、内围凹槽；112、斜底空腔；12、试样区间；13、顶
部透水石；14、反压冒；15、排粒管；16、孔压管；17、内围压管；18、顶压盖；181、顶压管；19、内围出口阀；
[0030]2、底部透水石；21、透水通孔；22、分隔条；
[0031]3、加压单元；31、空气加压管；32、加压水箱；33、加压进水口；34、加压出水口；35、密封阀；
[0032]4、颗粒收集单元；41、颗粒收集水箱；42、颗粒流入管；43、收集出水口；44、收集流入口；45、出水阀门；
[0033]5、内围压室；
[0034]6、外围压室；61、外围压管；
[0035]7、顶部轴压加载机构；71、轴压竖轴；
[0036]8、扭矩转动机构；
[0037]9、颗粒堆。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0039]渗流侵蚀与扭剪装置的一个实施例如图1至图6所示，包括空心圆柱扭剪仪1、加压单元3和颗粒收集单元4；空心圆柱扭剪仪1内安装有自下而上依次连接的底座11、底部透水石2、试样区间12、顶部透水石13和反压冒14；底部透水石2上设有多个透水通孔21；底座11上设有内围凹槽111，底座11外周侧与内围凹槽111之间设有斜底空腔112，斜底空腔112与本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种土体试样的渗流侵蚀与扭剪装置，其特征在于，包括空心圆柱扭剪仪、加压单元和颗粒收集单元；所述空心圆柱扭剪仪内安装有自下而上依次连接的底座、底部透水石、试样区间、顶部透水石和反压冒；所述底部透水石上设有多个透水通孔；所述底座上设有内围凹槽，所述底座外周侧与所述内围凹槽之间设有斜底空腔，所述斜底空腔与所述透水通孔连通；所述底座周侧安装有与所述斜底空腔连通的排粒管；所述颗粒收集单元与所述排粒管连通；所述颗粒收集单元和所述反压冒分别接通有所述加压单元。2.根据权利要求1所述的渗流侵蚀与扭剪装置，其特征在于，所述底座外周侧安装有孔压管，所述孔压管连通所述斜底空腔；所述斜底空腔的底部自所述孔压管向所述排粒管倾斜。3.根据权利要求2所述的渗流侵蚀与扭剪装置，其特征在于，所述底座外周侧安装有内围压管，所述内围压管连通所述内围凹槽；所述反压冒上还安装有顶压盖，所述顶压盖上安装有顶压管；所述顶压管与所述内围压管并联连接有内围出口阀。4.根据权利要求3所述的渗流侵蚀与扭剪装置，其特征在于，所述内围压管连通于所述内围凹槽的中心。5.根据权利要求1所述的渗流侵蚀与扭剪装置，其特征在于，所述底部透水石为圆环...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡正，易飞，谢合林，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。