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    一種測量不均勻沉降作用下裂隙土水力特性的裝置和測量方法制造方法及圖紙

    技術編號:15248574 閱讀:102 留言:0更新日期:2017-05-02 10:14
    本發(fā)明專利技術提供了一種用于測量土體不均勻沉降下土體水力特性測量的裝置和測量方法,所述測量裝置包括測量裝置本體,所述測量裝置本體包括天平、沉降底座、氣袋、土體試樣、土樣壁、透水石、負孔壓計、砝碼、位移計、溫度計、濕度計、進氣口、出氣口和高像素相機。所述底座為一中空的臺階狀圓柱,所述底座中空的部位放置所述可沖/泄氣的氣袋,所述土樣壁為透明有機玻璃;在所述土體試樣中間插入所述負孔壓計。土體試樣上部為透水石,透水石上部放置砝碼。有益效果是有效測量因不均勻沉降引起的裂隙開度和深度的開展,以及在此不均勻沉降條件下土體水力特性,此測量方法簡單,用時短,成本低。

    Device and method for measuring hydraulic characteristics of fissured soil under uneven settlement

    The present invention provides a method for measurement of soil hydraulic characteristics of the uneven settlement of the soil under measurement device and measurement method, the measuring device comprises a measuring device body, the measuring device comprises a base, an air bag, sedimentation balance, soil sample, soil wall, permeable stone, negative pore pressure gauge, weight, displacement meter, thermometer, hygrometer, inlet, outlet and high pixel camera. The base is a hollow cylindrical step shape, the base hollow parts for placing the blunt / deflated airbag, the soil wall is made of transparent organic glass; in the middle of the soil sample is inserted into the negative pore pressure gauge. The upper permeable soil sample, permeable stone is placed on the upper part of the weight. The utility model has the advantages that the utility model can effectively measure the opening and the depth of the cracks caused by the uneven settlement, and the hydraulic characteristics of the soil under the condition of uneven settlement, the measuring method is simple, the time is short, and the cost is low.

    【技術實現(xiàn)步驟摘要】

    本專利技術屬于土體測量
    ,涉及一種測量土體水力特性的裝置,尤其涉及一種用于測量不均勻沉降作用下裂隙土水力特性的裝置和測量方法。
    技術介紹
    垃圾填埋場覆蓋系統(tǒng)位于垃圾堆體的頂部,主要作用是阻止或減少雨水的入滲。由于垃圾的降解,覆蓋系統(tǒng)不可避免會產(chǎn)生較大的不均勻沉降。研究表明,覆蓋系統(tǒng)的沉降量高達200cm,不均勻沉降最高可達50cm,其引發(fā)的裂隙不可忽視。裂隙的存在必然降低覆蓋系統(tǒng)的防滲性能,有必要對覆蓋系統(tǒng)不均勻沉降引發(fā)的裂隙以及水力特性進行測量。現(xiàn)有技術對非飽和土體水力特性的測量較多,如專利(201210196089.4)提出了一種測定非飽和土體滲透系數(shù)的裝置,該方法能夠利用一維入滲試驗結(jié)合迭代法直接獲得非飽和滲透系數(shù);專利(201410021771.9)提出了增/脫濕路徑下非飽和土體水力特性參數(shù)測量裝置及方法,能夠測量土體濕化和干燥過程中土體的水力特性;專利(201410024072.X)也提出了能夠利用同一個土體測量土體橫向和縱向的水力特性。然而,上述方法均不能測量土體中裂隙沿深度的開展,亦不能測量裂隙開展后的水力特性。目前,尚無裝置和技術能模擬裂隙的開展,以及測量在此過程中水力特性的變化。
    技術實現(xiàn)思路
    為了彌補現(xiàn)有技術中的空白,本專利技術提供了一種用于測量不均勻沉降作用下裂隙土水力特性的測量裝置和測量方法。本專利技術提供了一種用于測量土體不均勻沉降作用下土體水力特性的裝置,包括測量裝置本體,所述測量裝置本體包括底座2、氣袋3、土樣壁5、透水石6、相機7、負孔壓計8、砝碼9、位移計10、溫度計11、濕度計12以及待測試的土體試樣4,所述底座2為中空的臺階狀圓柱,所述底座中空的部位放置所述氣袋3,所述土樣壁5設置于底座2上側(cè);在所述土體試樣4中間插入所述負孔壓計8,土體試樣上部為透水石6,透水石上部放置砝碼9,所述位移計10可以測量土體整體的不均勻沉降,利用所述相機7對土樣沉降過程進行拍照,比較照片中土體紅、藍、綠三基色的關聯(lián)值,確認土體內(nèi)部變形,進而獲取土樣內(nèi)部裂隙16開展的寬度和長度,測量裝置本體放置于所述天平1上,測量土體含水量變化。作為本專利技術的進一步改進,所述底座為中空的臺階狀圓柱,底座的材質(zhì)為剛性材料,外側(cè)邊長為60mm-300mm,高度為30mm-150mm;中空部位長50mm-280mm,高15mm-75mm。所述土樣壁為有機玻璃材料,高度為15mm-75mm,長度為55mm-290mm,厚度為2.5-5mm。作為本專利技術的進一步改進,所述氣袋為塑料制品,厚度為2mm-5mm;所述透水石中間開孔,孔徑與負孔壓計外徑相同;所述砝碼中心開孔,孔徑為3mm-6mm。作為本專利技術的進一步改進,所述底座的四側(cè)密封,中間開有凹槽。所述土樣壁為透明有機玻璃,可利用相機拍攝所述土體試樣的變化。所述氣袋可進行充氣/泄氣。作為本專利技術的進一步改進,所述透水石的中心開設負孔壓計安裝孔,孔徑比負孔壓計外徑大1-2mm。所述砝碼中心開孔,孔徑為3mm-6mm。作為本專利技術的進一步改進,所述天平的測量面大于所述底座,量程大于所述底座、負孔壓計和待測試的土體試樣總重。本專利技術還提供了一種用于測量土體不均勻沉降作用下土體水力特性的方法,使用前述的裝置,定量釋放氣袋中的氣體,使土樣發(fā)生不均勻沉降。同時,在密封的環(huán)境箱一側(cè)進氣孔吹入干燥空氣,另一側(cè)出氣孔排放空氣,以加速土樣水分變化。根據(jù)水勢和含水量變化,可測量不均勻沉降作用下土體的水力特性;作為本專利技術所述方法的進一步改進,在密封的環(huán)境箱一側(cè)進氣孔吹入濕潤空氣,另一側(cè)出氣孔排放空氣,使干燥土樣濕化。以研究裂隙自愈合和其水力特性;具體地,本專利技術所述的一種用于測量土體不均勻沉降作用下土體水力特性的方法,包括如下步驟:A.將所述氣袋(3)放置在所述底座(2)的中間凹槽內(nèi),充氣使氣袋(3)上表面與底座(2)的上表面持平。將待測試的土體試樣(4)放置在所述底座(2),如果待測試土樣為重塑土,按設計的干密度在底座(2)中壓實;如果土體試樣為原狀土,將土樣切成合適形狀放入底座(2)中。B.在所述底座(2)中飽和待測試的土體試樣(4);C.安裝負孔壓計(8),土體試樣上表面依次放置所述透水石(6)和所述砝碼(7)。并將所述底座(2)、負孔壓計(8)和待測試的土體試樣(4)放在所述的天平(1)上,擺放好相機,相機拍攝頻率為1s-100min不等,具體頻率視試驗需要設定。D.定量釋放氣袋(3)中的氣體,使土樣發(fā)生不均勻沉降,之后頂部進行自由蒸發(fā),記錄負孔壓計(8)讀數(shù)和天平(1)讀數(shù),直到負孔壓計(8)讀數(shù)超過量程,測量不均勻沉降下裂隙土的非飽和水力特性參數(shù);E.環(huán)境箱一側(cè)進氣孔(13)吹入濕潤空氣,另一側(cè)出氣孔(14)排放空氣,使干燥土樣濕化到干燥前的水勢;F.重復步驟D-E。本專利技術相對于現(xiàn)有技術有益效果是:有效測量裂隙深度方向的開展過程,以及不同裂隙程度的土體水力特性,測量方法簡單,用時短,成本低。附圖說明圖1是不均勻沉降作用下裂隙土水力特性測量裝置示意圖。1-天平;2-底座;3-氣袋;4-土體試樣;5-土樣壁;6-透水石;7-相機;8-負孔壓計;9-砝碼;10-位移計;11-溫度計;12-濕度計;13-進氣孔;14-出氣孔;15-干燥/濕潤空氣;16-裂隙。圖2是經(jīng)裂隙作用下土樣位移場示意圖。16-裂隙;17-變形矢量;4-土體試樣。圖3是土體位移場放大示意圖。16-裂隙;17-變形矢量;4-土體試樣。圖4是裂隙開度達到2mm時的水力特性曲線。具體實施方式下面結(jié)合實例和附圖對本專利技術加以解釋,但本專利技術不局限于此。如圖1所示,一種用于測量土體不均勻沉降作用下土體水力特性的裝置,包括測量裝置本體,所述測量裝置本體包括底座2、氣袋3、土樣壁5、透水石6、相機7、負孔壓計8、砝碼9、位移計10、溫度計11、濕度計12以及待測試的土體試樣4,所述底座2為中空的臺階狀圓柱,所述底座中空的部位放置所述氣袋3,所述土樣壁5設置于底座2上側(cè);在所述土體試樣4中間插入所述負孔壓計8,土體試樣上部為透水石6,透水石上部放置砝碼9,所述位移計10可以測量土體整體的不均勻沉降,利用所述相機7對土樣沉降過程進行拍照,測量土樣內(nèi)部裂隙16開展的寬度和長度,測量裝置本體放置于所述天平1上,測量土體含水量變化。整套設備可以測量不均勻沉降作用下裂隙土的水力特性。所述為中空的臺階狀圓柱,底座(2)的材質(zhì)為剛性材料,外側(cè)邊長為60mm-300mm,高度為60mm-300mm,作為優(yōu)選方式,所述底座(2)為有機玻璃,外邊長為200mm,高度200mm;中空部位長50mm-280mm,高30mm-150mm,作為優(yōu)選方式,所述中空部位長180mm,高100mm。所述土樣壁(5)為有機玻璃材料,高度為15mm-75mm,長度為55mm-290mm,厚度為2.5-5mm,作為優(yōu)選方式,所述土樣壁(5)高度50mm,長200mm,壁厚5mm。所述氣袋(3)為塑料制品,厚度為2mm-5mm,作為優(yōu)選方式,厚度3mm;所述透水石(6)中間開孔,孔徑比負孔壓計外徑大1-2mm,作為優(yōu)選方式,透水石(6)的直徑比負孔壓計外徑大1mm;所述砝碼(9)中心開孔,孔徑為3mm-6mm,作為優(yōu)選方式,孔徑為5mm;所述底座(2)的四側(cè)密封,中間開本文檔來自技高網(wǎng)...

    【技術保護點】
    一種用于測量土體不均勻沉降作用下土體水力特性的裝置,其特征在于:包括測量裝置本體,所述測量裝置本體包括底座(2)、氣袋(3)、土樣壁(5)、透水石(6)、相機(7)、負孔壓計(8)、砝碼(9)、位移計(10)、溫度計(11)、濕度計(12)以及待測試的土體試樣(4),所述底座(2)為中空的臺階狀圓柱,所述底座中空的部位放置所述氣袋(3),所述土樣壁(5)設置于底座(2)上側(cè);在所述土體試樣(4)中間插入所述負孔壓計(8),土體試樣上部為透水石(6),透水石上部放置砝碼(9),所述位移計(10)可以測量土體整體的不均勻沉降,利用所述相機(7)對土樣沉降過程進行拍照,比較照片中土體紅、藍、綠三基色的關聯(lián)值,確認土體內(nèi)部變形,進而獲取土樣裂隙(16)開展的寬度和深度,測量裝置本體放置于所述天平(1)上,測量土體含水量變化。

    【技術特征摘要】
    1.一種用于測量土體不均勻沉降作用下土體水力特性的裝置,其特征在于:包括測量裝置本體,所述測量裝置本體包括底座(2)、氣袋(3)、土樣壁(5)、透水石(6)、相機(7)、負孔壓計(8)、砝碼(9)、位移計(10)、溫度計(11)、濕度計(12)以及待測試的土體試樣(4),所述底座(2)為中空的臺階狀圓柱,所述底座中空的部位放置所述氣袋(3),所述土樣壁(5)設置于底座(2)上側(cè);在所述土體試樣(4)中間插入所述負孔壓計(8),土體試樣上部為透水石(6),透水石上部放置砝碼(9),所述位移計(10)可以測量土體整體的不均勻沉降,利用所述相機(7)對土樣沉降過程進行拍照,比較照片中土體紅、藍、綠三基色的關聯(lián)值,確認土體內(nèi)部變形,進而獲取土樣裂隙(16)開展的寬度和深度,測量裝置本體放置于所述天平(1)上,測量土體含水量變化。2.根據(jù)權利要求1所述的測量裝置,其特征在于:所述底座(2)為中空的臺階狀圓柱,底座(2)的材質(zhì)為剛性材料,具體長度和高度以滿足自身試驗要求為準,中空部位長度和高度均小于所述底座(2)的長度和高度,所述土樣壁(5)為透明有機玻璃材料,高度小于所述中空部位的高度,外長度和所述底座(2)一樣,厚度視土樣大小決定,所述氣袋(3)為塑料制品,所述透水石(6)中心開孔放置負孔壓計,所述砝碼(9)中心開孔。3.根據(jù)權利要求1所述的測量裝置,其特征在于:所述底座(2)的四側(cè)密封,中間開有凹槽;所述土樣壁(5)為透明有機玻璃,可利用相機拍攝所述土體試樣(4)的變化;所述氣袋(3)可進行充氣/泄氣。4.根據(jù)權利要求1所述的測量裝置,其特征在于:所述透水石的中心開設負孔壓計安裝孔,孔徑比負孔壓計外徑大1-2mm。所述砝碼中心開孔,孔徑為3mm-6mm。5.根據(jù)權利要求1所述的測量裝置,其特征在于:所述天平(1)的測量面大于所述底座(2),量程大于所述底座(2)、負孔壓計(8)和待測試的土體試樣(4)總重...

    【專利技術屬性】
    技術研發(fā)人員:劉堅陳銳梅振,
    申請(專利權)人:哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院,
    類型:發(fā)明
    國別省市:廣東;44

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