[发明专利]伺服控制土石混合体变压渗透仪

说明书

技术领域  岩土渗透实验技术领域

背景技术  在地质工程中，第四纪松散堆积体是广泛存在的一种土体与块石的混合物，其物质组成以砾石、块石与砂土、粘土等为主。对于这种由于自然堆积所形成的土石混合体，岩石颗粒尺寸较大，现有的常规渗透仪无法满足《土工试验规程》(SL237-1999)中渗透仪内径应为试验材料最大粒径8-10倍的要求，且现有渗透仪多是常压水头试验，无法满足土石混合体高水压下试样的渗透性试验要求。

发明内容  本发明提供一种伺服控制土石混合体变压渗透仪，其特征在于能够进行土石混合体大尺寸圆柱试样(直径300mm，高600mm)的渗流试验，伺服控制渗流水压，获得试样在高水压下渗透参数。

伺服控制土石混合体变压渗透仪，包括上端盖4、渗透筒7、透水板8、下端盖10、小车11。上端盖4与渗透筒7可密封可拆卸，上端盖4中间有注水加压管5接伺服加水装置16可加高压水，放气阀6便于密封时放气；渗透筒7两侧等距(200mm)接6个测水压装置，包括三通管2、透明塑胶测压管15测低水压、刻度板1读数、水压表3测高水压；水通过透水板8进入集水空室，出水口13接防水开关，控制出水速度；通过注水加压管14也可对试样注水加压；渗透仪通过法兰9和密封圈12密封。

伺服控制土石混合体变压渗透仪具有以下特点：试样为直径300mm、高度约600mm的圆柱体，多为由粗颗粒的石块和土组成的土石混合体；密封伺服供水，既能进行低水头的渗透试验，也能进行高水头的渗透试验，试验水头范围0m～200m；上下均可拆卸，使用简单方便。

附图说明

附图为伺服控制土石混合体变压渗透仪结构图

1：刻度板；2：三通管；3：水压表；4：上端盖；5：注水加压管(上)；6：放气阀；7：渗透筒；8：透水板；9：法兰；10：下端盖；11：小车；12：密封圈；13：出水口；14：注水加压管(下)；15：测压管；16：伺服加水装置

具体实施方式  1.实验材料的准备，具体包括颗粒均匀的粗粒石子和土各约80kg，另外有滤网、滤纸、量筒、击实木锤、扳手等。

2.试样的制备，首先根据试样的总质量(约120kg)、土和石子的质量比可以算出分别需要的土和石子的质量，称量好土和石子的质量并拌合均匀。然后在渗透仪底部铺上滤纸和滤网；用导水管从渗透仪底部加压注水管14连接伺服加水装置16，以便加水分层饱和试样；打开上端盖4，从渗透仪上部加入土石混合体，每层约10cm厚，用木锤均匀击实，再通过伺服加水装置16加水，控制进水速度，使试样逐渐饱和，接着再加入下一层进行击实饱和，如此逐层加入试样，直到向上超过最上面的测压孔约5cm。上述步骤完成后进行密封加压，拧紧上端盖4的螺丝通过法兰将其密封；拧松放气阀6，从加压注水管5连接伺服加水装置16，关闭渗透仪其他出水口，通过伺服装置16加水，使气体通过放气阀6释放。当放气阀6有水溢出时，说明渗透仪内气体已排尽，拧紧放气阀6。然后就可以用伺服加水装置16加水加压，通过水压表3判断渗透仪内部压力是否达到需要的数值。

3.测试步骤，首先必须形成稳定渗流，打开渗透仪下部出水口13，上部伺服加水装置16供水加压，调节供水速度和出水速度使之大约相等，使试样中形成稳定的渗流，这时测压表3的读数基本不随时间变化；读出三个测压表读数P1、P2、P3，t时间内的水流量Q，水温度T；根据下面公式计算试样渗透系数：

KT=QLAHt]]>

式中：K_T-水温为T℃时试样的渗透系数(cm/s)；

Q-时间t秒内的渗出水量(cm³)；

L-相邻两测压孔中心间的距离(cm)，本仪器为20cm；

A-试样底面积(cm²)；

H-相邻两测压孔间的平均水头差，H＝(2P₁-P₂-P₃)/3计算(cm)；

t-时间(s)。

标准温度(即20℃)下的渗透系数应按下式计算：