[发明专利]室内测试水泥土搅拌桩水平方向渗透性的装置及测试方法

权利要求书

1.室内测试水泥土搅拌桩水平方向渗透性的装置，其特征在于，包括荷载架（6），固定于荷载架（6）上且带有活塞杆（7）的液压缸（8），固定于活塞杆（7）端部的力传感器（12），固定于荷载架（6）上的水箱（10），进水管（9），串联于进水管（9）上的阀门（11），圆盘形的底座（1），与底座（1）密封环接的外圆环（2），排水管（14），位于外圆环（2）内侧的底座（1）的上端面密封垂直设有中圆环（3），位于中圆环（3）内侧的底座（1）的上端面密封垂直设有内圆环（4），外圆环（2）、中圆环（3）和内圆环（4）的轴线位于同一直线上，外圆环（2）的高度大于中圆环（3）和内圆环（4）的高度，且中圆环（3）和内圆环（4）的高度相等，内圆环（4）上端面密封连接有上圆环（5），且内圆环（4）的内径与上圆环（5）的内径相等，内圆环（4）的外径大于上圆环（5）的外径，位于上圆环（5）外部的内圆环（4）上端面和中圆环（3）上端面之间密封有环形橡胶垫（18），上圆环（5）内套设有与上圆环（5）相配合的活塞（13），活塞（13）纵向开有排气通孔，排气通孔上装配有排气阀（16），活塞杆（7）的端部通过力传感器（12）垂直固定于活塞（13）上端面圆心处，进水管（9）的一端与水箱（10）底部相连通，另一端与上圆环（5）内侧相连通，排水管（14）的一端与外圆环（2）内侧相连通，另一端下方放置有量筒（15），与外圆环（2）内侧相连通的排水管（14）端部的管口内侧面最低处与中圆环（3）上端面齐平，所述的中圆环（3）和内圆环（4）是由厚度为6～8mm的透水石制成的，外圆环（2）和上圆环（5）是由不透水材料制成的。

2.如权利要求1所述的室内测试水泥土搅拌桩水平方向渗透性的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.制样：从工程中取回水泥土搅拌桩，做成环形试样（17），恒温恒湿养护；清洗、干燥由透水石制成的中圆环（3）和内圆环（4）；环形试样（17）的内径（r）等于内圆环（4）的外径，外径（R）等于中圆环（3）的内径，高度（h）等于内圆环（4）的高度；所述的恒湿为水饱和；

B.密封：将恒温恒湿的环形试样（17）环套于内圆环（4）和中圆环（3）之间，于内圆环（4）上端面和中圆环（3）上端面之间密封环形橡胶垫（18）；

C.充水：打开阀门（11），水箱（10）内的水通过进水管（9）进入上圆环（5）内，直至中圆环（3）与外圆环（2）之间的水面高度等于环形试样（17）的高度（h），且保证上圆环（5）内的水面高度低于或等于与上圆环（5）相连通的进水管（9）端部的管口内侧面最低处，关闭阀门（11）；

D.排气：开启排气阀（16），排出活塞（13）下端面与水之间的空气，直至活塞（13）与上圆环（5）内的水平面相贴合，关闭排气阀（16）；

E.施压：开启液压缸（8），通过活塞杆（7）和活塞（13）给上圆环（5）内的水施以压力，通过力传感器（12）控制压力F1恒定，当排水管（14）有水流出时开始计时，实时测定量筒（15）内的排水量，绘制时间t-流量Q的关系曲线，当时间t-流量Q关系曲线有明显直线段时认为排水稳定，停止计时并卸载液压缸（8）施压，获得F₁下的Q₁，Q₁为F₁压力下排水稳定时单位时间的排水量（L/min）；

F.重复施压：重复步骤E，分别施加不同的压力，F₂、F₃…F_n，其中n≧3，获得各压力F_i下的时间t-流量Q关系曲线；步骤A至步骤F中，始终保持环形试样（17）的水温T恒定；

G.获得透水率：根据公式㈠，计算各压力F_i下环形试样（17）的透水率q_i， 

q_i=Q_i/L_iP_i      ㈠

其中：i（=1，2，…n）的不同值分别对应不同的压力；Q_i为i所对应的压力下排水稳定时单位时间的排水量（L/min）；L_i为环形试样（17）的厚度；P_i为水压强（MPa），P_i=F_i/S，S为上圆环（5）内圆横截面面积；

计算q₁至q_n的几何平均值，即水泥土搅拌桩的透水率q；

H.获得渗透系数：根据达西定律原理，建立如下水泥土搅拌桩的渗透系数公式㈡，

        ㈡

其中：k为水温T时水泥土搅拌桩的渗透系数(m/min)；q为水泥土搅拌桩的透水率（Lu）；R为环形试样（17）的外径（m）；r为环形试样（17）的内径（m）。