【技术实现步骤摘要】
本申请涉及岩土工程学科土性测试，尤其涉及一种研究土-结构接触渗流特性的试验装置及试验方法。
技术介绍
1、土-结构接触面存在于各种基础设施中，地下水冲蚀作用下易形成优势渗流通道，影响工程设施整体结构安全。若地下工程、管道等发生渗漏，土-结构接触渗流更为明显，这是由于渗漏水携带大量土颗粒，导致渗漏点周围接触面处土体疏松，严重者甚至形成空洞。因此，模拟土-结构接触渗流过程，分析接触面渗流冲蚀机理，对地下工程建设具有重要意义。
2、现有技术中，针对土-结构接触渗流的研究还停留在室内试验阶段，具体是通过使用三轴仪来研究土-结构接触渗流特性。
3、但是在使用三轴仪进行实验时水的渗流方向只能是从上至下渗流且方向难以控制，而实际工程中地下水的渗流方向一般为水平方向；此外，使用三轴仪进行实验时水的渗流方向只能平行或垂直于土-结构接触面，而实际工程中地下水的渗流方向和土-结构接触面一般呈非直角的夹角。故使用三轴仪来研究土-结构接触渗流特性时，难以模拟实际工程中地下水的渗流方向。
技术实现思路
1、本专利技术公开了一种研究土-结构接触渗流特性的试验装置及试验方法，其能够在研究土-结构接触渗流特性的实验中真实地模拟实际工程中地下水的渗流方向。
2、为了实现上述目的，第一方面，本专利技术公开一种研究土-结构接触渗流特性的试验装置，所述试验装置包括：试验箱体、供水装置及出水装置。所述试验箱体的第一侧板设置有第一透水板、第二侧板设置有第二透水板、用于容纳土样及埋设于所述土样
3、可选地，所述供水装置包括供水箱，所述第一透水板与所述供水箱连通；和/或，所述出水装置包括储水箱，所述第二透水板与所述储水箱连通。
4、可选地，所述研究土-结构接触渗流特性的试验装置还包括动荷载装置，所述动荷载装置能够与所述结构模型连接并给所述结构模型施加动荷载。
5、可选地，所述研究土-结构接触渗流特性的试验装置还包括孔隙水压测量装置。
6、可选地，所述孔隙水压测量装置包括多个孔隙水压力传感器。
7、可选地，所述研究土-结构接触渗流特性的试验装置还包括形变检测装置。
8、可选地，所述形变检测装置包括应变片，所述应变片用于贴合于所述结构模型的表面以检测所述结构模型的形变。
9、第二方面，本专利技术公开一种试验方法，该试验方法使用上述第一方面任意一种所述的研究土-结构接触渗流特性的试验装置进行试验，所述实验方法包括：
10、将土样装入试验箱体；
11、将结构模型按照规定的埋设方向埋设于所述土样中；
12、打开供水装置给所述试验箱体供水直至所述土样全部吸水并饱和；
13、使用供水调节件调节并检测供水流速，同时使用出水调节件调节并检测出水流速，直至所述供水流速与所述出水流速相等并且从所述试验箱体流出的液体为浑浊液体；
14、从所述试验箱体流出的液体为浑浊液体后，选取一个时间段t1至t2，记录所述时间段内的试验数据，所述试验数据包括：所述供水流速和/或所述出水流速v、供水水压p1及出水水压p2；
15、将所述试验数据利用如下公式进行计算以得出整体渗透系数k，其中l为渗流长度，ρ为水的密度，g为重力加速度，△t＝t2-t1，a为实际渗流横截面积。
16、
17、可选地，所述打开供水装置给所述试验箱体供水直至所述土样全部吸水并饱和之前，所述试验方法还包括：
18、将动荷载装置和/或形变检测装置与所述结构模型连接；
19、所述打开供水装置给所述试验箱体供水直至所述土样全部吸水并饱和之后，所述试验方法还包括：
20、开启所述动荷载装置给所述结构模型施加动荷载，和/或开启所述形变检测装置以检测所述结构模型的变形。
21、可选地，所述打开供水装置给所述试验箱体供水直至所述土样全部吸水并饱和之前，所述试验方法还包括：
22、将孔隙水压测量装置埋设于所述土样的内部；
23、所述打开供水装置给所述试验箱体供水直至所述土样全部吸水并饱和之后，所述试验方法还包括：
24、开启所述孔隙水压测量装置以测量所述土样内部的孔隙水压。
25、与现有技术相比，本申请的有益效果至少在于：
26、由于试验箱体能够用于容纳土样及埋设于土样中的结构模型，其中土样可以模拟地下岩土，结构模型可以模拟地下建筑结构，这样一来，土样与结构模型的接触面可以模拟实际工程中的土-结构接触面。接着，由于试验箱体的第一侧板设置有第一透水板、第二侧板设置有第二透水板，第一透水板及第二透水板仅能使液体均匀透过，供水装置设置在第一透水板的背离试验箱体的一侧、用于给试验箱体供水，出水装置设置在第二透水板的背离试验箱体的一侧、用于收集从试验箱体流出的液体，这样一来，当通过供水装置给试验箱体供水时，能够沿试验箱体的第一侧板至第二侧板方向形成渗透穿过土样的均匀的渗流，该均匀的渗流渗透穿过土样可以模拟土-结构接触渗流过程。
27、接着，由于供水装置包括供水调节件且供水调节件能够调节并检测供水流速，出水装置包括出水调节件且出水调节件能够调节并检测出水流速，这样一来，通过供水调节件及出水调节件不仅能够使得该均匀的渗流更加稳定以便于试验的进行，而且还能检测出对应的供水流速及出水流速，进而能够为整体渗透系数的计算提供计算数据。接着，由于供水装置包括供水水压检测件且供水水压检测件能够检测供水水压，出水装置包括出水水压检测件且出水水压检测件能够检测出水水压，这样一来，在实验的过程中不仅能够随时掌握供水装置及出水装置内的水压情况，而且能够及时获取到对应的供水水压及出水水压，进而能够为整体渗透系数的计算提供计算数据。
28、最后，由于该试验装置的第一透水板及第二透水板能够垂直于水平面设置，这样一来，能够形成水平方向的均匀的渗流，故能够模拟地下水沿水平方向渗流的过程。此外，由于在使用该试验装置进行实验时，是将结构模型埋设于土样中的，而结构模型的埋设角度和埋设方向可以根据实际情况进行灵活调整，这样一来，可以使得结构模型和土样的接触面与均匀的渗流方向呈任意夹角。故能够模拟实际工程中地下水的渗流方向。
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1.一种研究土-结构接触渗流特性的试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的研究土-结构接触渗流特性的试验装置，其特征在于，所述供水装置(2)包括供水箱(23)，所述第一透水板(11)与所述供水箱(23)连通；
3.根据权利要求1所述的研究土-结构接触渗流特性的试验装置，其特征在于，所述研究土-结构接触渗流特性的试验装置还包括动荷载装置(4)，所述动荷载装置(4)能够与所述结构模型B连接并给所述结构模型B施加动荷载。
4.根据权利要求1所述的研究土-结构接触渗流特性的试验装置，其特征在于，所述研究土-结构接触渗流特性的试验装置还包括孔隙水压测量装置(5)。
5.根据权利要求4所述的研究土-结构接触渗流特性的试验装置，其特征在于，所述孔隙水压测量装置(5)包括多个孔隙水压力传感器(51)。
6.根据权利要求1所述的研究土-结构接触渗流特性的试验装置，其特征在于，所述研究土-结构接触渗流特性的试验装置还包括形变检测装置(6)。
7.根据权利要求6所述的研究土-结构接触渗流特性的试验装置，其特征在于，所
8.一种试验方法，其特征在于，所述试验方法使用权利要求1-7任一项所述的研究土-结构接触渗流特性的试验装置进行实验，所述实验方法包括：
9.根据权利要求8所述的试验方法，其特征在于，所述打开供水装置(2)给所述试验箱体(1)供水直至所述土样C全部吸水并饱和之前，所述试验方法还包括：
10.根据权利要求8所述的试验方法，其特征在于，所述打开供水装置(2)给所述试验箱体(1)供水直至所述土样C全部吸水并饱和之前，所述试验方法还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种研究土-结构接触渗流特性的试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的研究土-结构接触渗流特性的试验装置，其特征在于，所述供水装置(2)包括供水箱(23)，所述第一透水板(11)与所述供水箱(23)连通；
3.根据权利要求1所述的研究土-结构接触渗流特性的试验装置，其特征在于，所述研究土-结构接触渗流特性的试验装置还包括动荷载装置(4)，所述动荷载装置(4)能够与所述结构模型b连接并给所述结构模型b施加动荷载。
4.根据权利要求1所述的研究土-结构接触渗流特性的试验装置，其特征在于，所述研究土-结构接触渗流特性的试验装置还包括孔隙水压测量装置(5)。
5.根据权利要求4所述的研究土-结构接触渗流特性的试验装置，其特征在于，所述孔隙水压测量装置(5)包括多个孔隙水压力传感器(51)。
6.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：滕宏泉，石卫，翟张辉，王春淼，王妍，李琦，冯靖康，韩雪，杜鹏，
申请(专利权)人：陕西省水工环地质调查中心，
类型：发明
国别省市：
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