考虑地下水渗流作用的水泥土室内养护及渗透系数测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种考虑地下水渗流作用的水泥土室内养护及渗透系数测试装置及方法，装置包括水泥土养护和渗透系数测试机构。该水泥土室内养护及渗透系数测试的装置通过空压机为压力舱提供压力源，并结合施工现场地下水条件，通过数据控制采集系统调节渗透压力大小，为水泥土试样中水的流动提供合适的水力梯度，渗出液被渗出液计量管收集并由数据控制采集系统记录。利用达西渗透定律，对水泥土试样进行渗透系数测试，直观反应渗流作用下的水泥土渗透系数的变化规律。待水泥土试样达到预定养护龄期后，取出进行无侧限抗压强度试验以评价其强度特性。其强度特性。其强度特性。

【技术实现步骤摘要】
考虑地下水渗流作用的水泥土室内养护及渗透系数测试装置及方法


[0001]本专利技术属于水泥搅拌桩施工的基坑止水帷幕性能评价和岩土工程试验交叉
，特别是考虑地下水渗流作用的水泥土室内养护及渗透系数测试装置及方法。

技术介绍

[0002]随着城市化进程的不断加快，基坑建设迎来了井喷式的发展，作为基坑的重要组成部分，止水帷幕对于防止基坑渗漏具有重要意义。其中，水泥搅拌桩以其施工边界，成本低、工期短被广泛采用。但是在粉土等渗透性强的地层中，由于地下水渗流等原因，水泥搅拌桩在尚未完全发挥自身强度的前提下被地下水冲蚀。尤其是水泥水化产物中尚未凝结硬化的胶体分子，极易被流动的地下水带走，从而使得水泥未能发挥其自身效能。
[0003]另一方面，在进行水泥搅拌桩性能评价室内试验时，常制备水泥土试样进行强度和渗透性测试，这些水泥土试样均置于标准养护条件下进行，可以保证水泥水化的充分发挥。由于制样方法和养护条件相对理想化，忽略了水泥搅拌桩在地下水渗流条件下成型的前提，导致试验最终的结果远优于现场实际结果，水泥土搅拌桩的现场工作性能被高估。
[0004]由于水泥搅拌桩的动态成型环境，以及不同工程渗流条件的差异性，应在水泥搅拌桩相关研究中考虑地下水渗透条件下的水泥土养护条件，以评价实际可获得的强度和渗透系数。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种考虑地下水渗流作用的水泥土室内养护及渗透系数测试装置及方法，在水泥土试样养护过程中可同时测试其渗透系数变化规律。试验结果更加符合现场水文地质条件，避免了传统室内养护对水泥土搅拌桩强度和渗透性的高估。该装置操作高效方便，数据读取连续且精确。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种考虑地下水渗流作用的水泥土室内养护及渗透系数测试装置，包括：压力仓主体，其上端设有入气口，下端设有出水口，压力仓主体内部设有测试用水；气源通道开关，其上设有进气口、第一出气口以及第二出气口，其中，所述第一出气口通过第一气管与所述入气口联通，所述第二出气口通过第二气管与大气联通，所述进气口通过第三气管与一压力表的出气端连接，压力表的进气端通过管道分别与空压机和数据控制采集模块连接；液压开关，其上设有第一进液口、第二进液口以及出液口，其中，所述第一进液口通过第一液管与压力仓主体上所述出水口连接；所述第二进液口通过第二液管与一供液管的出液口连接；所述出液口通过第三液管与养护渗透模具上入水开关连接，所述养护渗透模具的出水口通过第四液管与渗出液计量管连接。
[0007]所述压力仓主体的材料为透明材料。
[0008]所述养护渗透模具中从按照水的流向依次布置有第一透水石、第一滤纸、水泥土试样、第二透水石以及第二滤纸。
[0009]所述养护渗透模具包括上下开口的筒形模具主体、以及连接在所述筒形模具主体上下两个开口端的模具螺纹堵头，所述筒形模具主体的材料为透明材料。
[0010]本专利技术进一步公开了一种基于所述考虑地下水渗流作用的水泥土室内养护及渗透系数测试装置的测试方法，S1、通过数据控制采集系统设置渗透压为0，然后打开空压机，分别调节气源通道开关使空压机与压力舱主体上的所述入气口连通，调节液压开关使得压力舱主体上的出水口与养护渗透系统连通；S2、通过数据控制采集系统设置渗透压力至系统值并开始试验，数据控制采集系统同步读取渗出液计量管中的渗出液体积，计算水泥土试样渗透系数：统同步读取渗出液计量管中的渗出液体积，计算水泥土试样渗透系数：式中，k为水泥土试样渗透系数，单位cm/s；t为两次读数的时间间隔，单位s；Q为t内的渗出液体积，即t内数据控制采集系统读数变化，单位cm3；H为水泥土试样高度，单位cm；A为水泥土试样横截面积，单位cm2；Δh表示水泥土试样两边的总水头差，单位cm；P为渗透压，单位Pa；ρ为渗出液密度，单位g/cm3；S3、当水泥土试样养护至指定龄期后，取出水泥土试样进行无侧限抗压强度试验，评鉴水泥土强度特性。
[0011]当压力舱主体内液体不足时，调节气源通道开关使压力舱与大气连通，调节液压开关至压力舱主体上出水口与供液管侧连通，通过供液管对压力舱中液体进行补充。
[0012]有益效果：本专利技术通过给水泥土试样施加渗透压力的方式，模拟搅拌桩止水帷幕在成型过程中的渗流条件，从而对受地下水渗流作用的水泥土的强度进行系统的评价，水泥土试样养护过程中，通过对渗透流量的实时监测计算出水泥土试样的渗透系数，研究水泥土搅拌桩止水帷幕在水泥土试样成型过程中的渗透系数变化，能够直观反应渗流作用下的水泥土渗透系数的变化规律；待水泥土试样达到预定养护龄期后，取出进行无侧限抗压强度试验以评价其强度特性。
附图说明
[0013]图1为本专利技术提供的水泥土试样养护和渗透系数测试系统的整体构造示意图；图2为本专利技术装置中压力舱示意图；图3为本专利技术装置中有机玻璃模具示意图；图4为本专利技术装置中有机玻璃模具拆解图；图5为本专利技术装置中有机玻璃模具底座俯视图；图6为本专利技术装置中有机玻璃模具上部螺纹堵头俯视图；图中，1、空压机；2、数据控制采集系统；3、压力表；4、气源通道开关；5、入气口；6、螺栓；7、压力舱主体上部法兰盘；8、螺纹杆；9、有机玻璃柱；10、水；11、压力舱主体下部法兰盘；12、出水口；13、液压开关；14、供液管；15、模具入水开关；16、模具底座；17、第一橡胶圈；18、第一透水石；19、第一滤纸；20、水泥土试样；21、模具主体；22、第二滤纸；23、第二透水石；24、第二橡胶圈；25、模具上部螺纹堵头；26、模具出水口；27、渗出液计量管。
具体实施方案
[0014]为使本专利技术实例的技术方案更加清晰，下面结合专利技术实例中的附图，对本专利技术实例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实例仅仅是本专利技术的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术所描述的实施例，本领域普通技术人员在没有创造出劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0015]参照图1
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6所示，本专利技术提供了一种考虑地下水渗流作用的水泥土室内试验养护及渗透系数测试的系统，包括空压机1、数据控制采集系统2和养护渗透系统，数据控制采集系统2用于控制渗透压力、读取渗透流量；养护渗透系统用于进行水泥土试样的养护和渗透试验。养护渗透系统包括供液管6、压力表3、气源通道开关4、压力舱、液压开关13、养护渗透模具和渗出液计量管27。
[0016]所述压力表3分别连接数据控制采集系统2和空压机1，并通过数据控制采集系统2控制输入压力至系统设定值。压力舱由压力舱入气口5、螺栓6、压力舱上部法兰盘7、螺纹杆8、有机玻璃柱9、水10、压力舱下部法兰盘11以及压力舱出水口12组成，采用有机玻璃作为压力舱主体便于观察压力舱内液体情况。
[0017]气源通道开关4通过细管与压力舱入气口5和大气连通，进行养护和渗透系数测试时调节气源通道开关4使得压力舱入气口5和压力表3连接；进行压力舱液体补充时则调节气源通道开关4使得压力舱入气口5和大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑地下水渗流作用的水泥土室内养护及渗透系数测试装置，其特征在于，包括：压力仓主体，其上端设有入气口，下端设有出水口，压力仓主体内部设有测试用水；气源通道开关，其上设有进气口、第一出气口以及第二出气口，其中，所述第一出气口通过第一气管与所述入气口联通，所述第二出气口通过第二气管与大气联通，所述进气口通过第三气管与一压力表的出气端连接，压力表的进气端通过管道分别与空压机和数据控制采集模块连接；液压开关，其上设有第一进液口、第二进液口以及出液口，其中，所述第一进液口通过第一液管与压力仓主体上所述出水口连接；所述第二进液口通过第二液管与一供液管的出液口连接；所述出液口通过第三液管与养护渗透模具上入水开关连接，所述养护渗透模具的出水口通过第四液管与渗出液计量管连接。2.根据权利要求1所述的考虑地下水渗流作用的水泥土室内养护及渗透系数测试装置，其特征在于，所述压力仓主体的材料为透明材料。3.根据权利要求1所述的考虑地下水渗流作用的水泥土室内养护及渗透系数测试装置，其特征在于，所述养护渗透模具中从按照水的流向依次布置有第一透水石、第一滤纸、水泥土试样、第二透水石以及第二滤纸。4.根据权利要求1所述的考虑地下水渗流作用的水泥土室内养护及渗透系数测试装置，其特征在于，所述养护渗透模具包括上下开口的筒形模具主体、以及连接在所述筒形模具主体上下两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：张赛，丁建文，高鹏举，魏霞，万星，焦宁，孙帅，刘晋余，郭沁颖，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：