本發明專利技術涉及一種外荷作用下土體二向滲流模型裝置及測試方法，可用于巖土工程滲流試驗儀器制造。該裝置包括容器箱、進排水系統、應力加載裝置和底座，其中容器箱由活動隔板和活動濾網分隔為左室、中室和右室，左室通過上部接孔連接水箱，活動隔板用于調節滲徑長度，容器箱左右兩側分別設置活動排水裝置，用于調節左室和右室的水頭差；應力加載裝置用于改變作用在土樣上的應力。該儀器可以測量不同豎向應力下土體的橫向和豎向滲透系數，可以測試不滿足達西滲透定律情況下土體水力坡降和滲流速度的關系，可以觀測土體的流土、管涌、流網等現象。該裝置功能齊全，構造簡單，操作方便，測試精度高。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術設及一種巖±工程滲流測試裝置和方法，具體為一種外荷作用下±體二向 滲流模型裝置及測試方法，屬于巖±工程測試儀器制造
技術介紹
±的滲透能力是巖±工程的重要問題之一，±的滲透系數是反映±體滲透能力的 指標。在±的邊界條件和環境比較簡單的情況下可W只考慮±的豎向滲流，但在工程上遇 到的滲流問題，邊界條件很復雜，水流形態往往是二向或=向的，比如常見的±巧滲流就屬 于多向滲流。然而，目前滲透系數通常由室內±工試驗測得，且認為所測得的滲透系數滿 足各向同性假設，從而W實際測得的豎向滲透系數來代替水平方向滲透系數，并用于滲 透系數的空間變異性統計分析。顯然，此方法誤差比較大，難W滿足工程需要。因此，需要 設計一種簡單易操作的試驗裝置來測量±體的二向滲流系數，W滿足工程的需要。此外，工 程中需要考慮壓力對±體滲透系數的影響，現有儀器設備未能考慮壓力對±體橫向和豎向 滲透系數的影響。在本專利技術的二向滲流模型裝置中加入了應力加載裝置，能夠方便的測出 不同壓力下±體的橫向和豎向滲透系數，進而可繪制壓力與±體滲透系數的關系曲線，用 來滿足工程需要。 ±體的滲透變形也是巖±工程研究的重要問題之一，按照滲透水流引起的局部破 壞特征，±體的滲透變形分為流±和管涌兩種基本型式。流±主要發生在地基或者±巧下 游滲流逸出處，管涌主要發生在砂堿中。目前，室內試驗中普遍用計算機程序對流±和管涌 現象進行簡單的模擬，還沒有一個較好的方法把流±和管涌現象真實的呈現出來，無法形 象的再現一些常見的因滲流引起的工程破壞，比如基坑開挖涌水涌砂現象、±巧滲水流± 及管涌現象、河堤下游覆蓋層下流砂涌出等現象。 水流在滲流場內的運動通常用流網表示。流網是在滲流場內由流線和等勢線正交 組成的網格，流線是指水沿水頭降低方向運動的軌跡，在穩定流中軌跡上任一點的切線與 該點的流動方向相重合；在各向同性介質中，等勢線是與流線相互正交的等水位線。流網可 W反映水在滲流場中的運動方向W及流動速度，流線愈密集，表明該處的水力坡降愈大，滲 透速度也愈大；流線愈稀疏，則水力坡降愈小，流速也愈小。目前，人們通常用解析法、數值 法和電擬法來繪制流網，但是該些方法比較復雜，不能在試驗中進行形象的模擬。
技術實現思路
針對現有技術存在的缺陷，本專利技術的目的是提供一種外荷作用下±體二向滲流模 型裝置及測試方法，可W用于測量不同壓力下±體的橫向和豎向滲透系數；可W模擬水在 滲流場內的運動，進行滲流場流網模擬試驗；可W觀測±體滲透變形、流±、管涌及突涌現 象；可W量測不滿足達西滲透定律情況下上體水力坡降和滲流速度的關系。 為達到上述專利技術目的，本專利技術采用W下技術方案： 一種外荷作用下±體二向滲流模型裝置，包括=室容器箱、進排水系統、應力加載裝置 和底座；所述=室容器箱包括；容器箱、活動隔板、活動濾網、水箱；活動隔板和活動濾網均 通過套槽與容器箱連接，套槽與活動隔板之間W及套槽和活動濾網之間設置海綿墊層，從 而保證密封性；所述進排水系統包括頂進水孔、移動排水裝置、體變管、下排水孔、底排水 孔；所述頂進水孔安裝在所述容器箱右側的頂部，所述移動排水裝置安裝在容器箱的左右 兩側，所述體變管安裝在容器箱的右側，所述體變管下端連接下排水孔，所述容器箱右室的 底板中屯、開設底排水孔，在頂進水孔，下排水孔和底排水孔上分別裝有閥口，在下排水孔和 底排水孔與容器箱的內壁交接處貼有濾砂層；所述容器箱左室為密封容器室，且上部開設 連接孔，用來連接水箱；所述底座包括框架、角鋼、支架，所述角鋼和支架固定在框架的四角 上；應力加載裝置通過螺栓孔A或螺栓孔B固定在底座上。 所述移動排水裝置包含移動排水孔，鋼片和鋼片盒；所述移動排水孔安裝于鋼片 上，移動排水孔與鋼片間空隙用硅膠密封，移動排水孔上安裝有閥口，在移動排水孔與容器 箱的內壁交接處貼有濾砂層；兩個鋼片盒分別安裝在容器箱的頂端和底端，鋼片盒上安裝 旋桿，所述鋼片通過旋桿卷進上下鋼片盒內；在容器箱左側壁中間和右側壁中間開有豎向 開口，在豎向開口的外側設置有外槽，所述鋼片通過外槽安裝在豎向開口的外偵U，在鋼片外 附有一層塑膠膜，在鋼片和外槽之間設置海綿墊層，保證密封性。 所述應力加載裝置包含鋼架、氣缸、活塞、應力控制面板、應力顯示器；應力顯示器 與應力控制面板為一整體，應力控制面板粘結在鋼架上，氣缸焊接在鋼架上，鋼架下端設有 螺栓，用于連接底座。 在容器箱外表面上，在中間隔板的位置設有自下而上的刻度。 在底座的框架寬度方向有兩個凹孔，使得鋼片盒穿過底座；在底座的框架長度方 向有螺栓孔A、螺栓孔B，螺栓孔A、螺栓孔B通過螺栓連接應力加載裝置。 一種外荷作用下±體二向滲流模型的測試方法，包括如下步驟： 步驟一，準備步驟；首先按照試驗要求將相應的±樣裝入容器箱，其次將應力加載裝置 通過螺栓孔A或螺栓孔B安裝在儀器上，并設置壓力，測量橫向透系數時，把水箱安裝在容 器箱的左室上方，并通過水箱設置上游水頭，測量豎向滲透系數時，直接從容器箱的右室上 方的進水孔加水，最后調整出水孔位置； 步驟二，測量步驟；通過容量瓶收集流經±樣的水，等水均勻流出時，記錄流經±樣的 水流量和時間； 步驟立，計算步驟：對記錄到的水流量數據和時間數據按照公式 = ^進行計算，得出滲透系數，其中巧r滲透系數、K為水流量、Z為滲徑長度、乂％試樣AM 橫截面積、A為水頭差、巧3記錄的時間。 與現有技術相比，本專利技術具有如下突出的實質性特點和顯著的優點： 本專利技術外荷作用下±體二向滲流模型裝置制作工藝簡單，主體采用有機玻璃材質；儀 器中間增加活動隔板和移動排水裝置，可改變水流滲徑長度W及左右兩側水頭差。使用該 儀器不僅可W測量不同壓力下±體的橫向和豎向滲透系數，進行滲流場流網模擬試驗，觀 測±體滲透變形、流±、管涌等現象，還可量測不滿足達西滲透定律情況下±體水力坡降和 滲流速度的關系。該裝置功能齊全，構造簡單，操作方便，測試精度高。[001引【附圖說明】； 圖1為外荷作用下±體二向滲流模型裝置正面圖。 圖2為外荷作用下±體二向滲流模型裝置左側面圖。 圖3為外荷作用下±體二向滲流模型裝置右側面圖。 圖4為外荷作用下±體二向滲流模型裝置俯視圖。 圖5為外荷作用下±體二向滲流模型裝置底部仰視圖。 圖6為外荷作用下±體二向滲流模型裝置的底座圖。 圖7為外荷作用下±體二向滲流模型裝置的應力加載裝置圖。 圖8為圖2、圖3中左右移動排水裝置的詳圖。 圖9為移動隔板和容器箱結合位置的俯視詳圖。 圖10為方案一實施簡圖。 圖11為方案二實施簡圖。 圖12為方案S實施簡圖。圖13為方案四實施簡圖。 圖14為方案五實施簡圖。 圖15為方案六實施簡圖。【具體實施方式】 下面結合附圖所示，對本專利技術【具體實施方式】做W下說明。 如圖1至圖8所示，一種外荷作用下±體二向滲流模型裝置，包括S室容器箱、進 排水系統、應力加載裝置22和底座25 ;所述=室容器箱包括；容器箱1、活動隔板5、活動濾 網6、水箱43 ;活動隔板5和活動濾網6均通過套槽11與容器箱1連接，套槽11與活動隔 板5之間W及套槽11和活動濾網6之間設置海綿墊層31，從而保證密封性；所述進排水系 統包括頂進水孔15、移動排水裝置7、體變管17、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種外荷作用下土體二向滲流模型裝置，其特征在于，包括三室容器箱、進排水系統、應力加載裝置（22）和底座（25）；所述三室容器箱包括：容器箱（1）、活動隔板（5）、活動濾網（6）、水箱（43）；活動隔板（5）和活動濾網（6）均通過套槽（11）與容器箱（1）連接，套槽（11）與活動隔板（5）之間以及套槽（11）和活動濾網（6）之間設置海綿墊層（31），從而保證密封性；所述進排水系統包括頂進水孔（15）、移動排水裝置（7）、體變管（17）、下排水孔（18）、底排水孔（16）；所述頂進水孔（15）安裝在所述容器箱（1）右側的頂部，所述移動排水裝置（7）安裝在容器箱（1）的左右兩側，所述體變管（17）安裝在容器箱（1）的右側，所述體變管（17）下端連接下排水孔（18），所述容器箱（1）右室的底板中心開設底排水孔（16），在頂進水孔（15），下排水孔（18）和底排水孔（16）上分別裝有閥門（9），在下排水孔（18）和底排水孔（16）與容器箱（1）的內壁交接處貼有濾砂層（10）；所述容器箱（1）左室（2）為密封容器室，且上部開設連接孔（41），用來連接水箱（43）；所述底座（25）包括框架（27）、角鋼（28）、支架（29），所述角鋼（28）和支架（29）固定在框架（27）的四角上；應力加載裝置（22）通過螺栓孔A（39）或螺栓孔B（40）固定在底座（25）上。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫文靜，魏振飛，陳超，孫德安，
申請(專利權)人：上海大學，
類型：發明
國別省市：上海;31
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