[实用新型]一种可模拟动态承压水作用土体的试验装置

说明书

本实用新型公开了一种可模拟动态承压水作用土体的试验装置，该装置包括主体圆筒、数据采集仪、真空泵和承压水压力控制系统；承压水压力控制系统包括有机玻璃圆筒装置、流量计和电子阀；主体圆筒包括从上至下依次连接的盖板、一节顶部圆筒、若干节中间圆筒、一节底部圆筒和小车；主体圆筒的不同高度上安装孔隙水压力计固定装置；有机玻璃圆筒装置包括有机玻璃圆筒、第一通水阀门和第二通水阀门；有机玻璃圆筒第一通水阀门与主体圆筒第二通水阀门连通，实现土体饱和并施加边界水压；有机玻璃圆筒第二通水阀门引出一总管路，总管路的末端分为两个支路，每个支路的末端连接一套电子阀和流量计；本实用新型可模拟地基中承压水的动态连续变化过程。

技术领域

本实用新型涉及一种地基模型试验装置，尤其涉及一种可模拟动态承压水作用土体的试验装置。

背景技术

在沿江、滨海等地区，弱透水层底部承压水位多具有动态变化的特点，这种变化的原因大多来自于海洋或者潮汐的影响，降雨、地下工程泄露也会引起承压水头的变化。这种变化会引起弱透水层土体的水土压力分布变化，进而影响土体的变形和稳定。在现有理论和规范不完善的条件下，在这些地区进行工程建设或要给定一个过大的安全系数，或面临潜在的风险。

在动态承压水的作用下，弱透水层土体的性状是很难界定的，在渗流场和应力场耦合作用的条件下，土体性状可能会发生很大变化，这种变化用现有理论不能很好地解释，致使土体本构模型的选取面临很大的难度，而若想用理论解析或数值方法进行研究，土体本构模型的选取起着至关重要的作用。由此看来，在承压水动态变化的条件下，用试验的方法进行研究是现阶段比较可靠的研究方法。用试验的方法，无需假定此种条件下土体的本构关系，在施加与实际工程相当的应力边界条件及位移边界条件下，可以直接模拟承压水位的连续动态变化，由于实际条件被很好地模拟，因此通过读取数据及现象分析，即可得到土体中的水土应力分布情况，位移情况等，进一步揭示弱透水层在动态变化的承压水作用下的响应规律，完善现有理论及规范。

目前，在已有的与动态承压水相关的1g试验研究中，大部分研究为缩小比尺的三维模型试验研究，几乎没有土单元体的试验。土工单体尺度下的缩尺模型试验往往对不同实际工程中的局部场地行为进行模拟，如基坑开挖、隧道开挖等。这些缩尺模型试验往往关注整个试验区域内的孔压分布、变形规律、土压力分布以及结构内力等等，从而对实际工程中的某些关键数值进行预测、模拟，但无法揭示这些表观现象之下的内在规律，对新的本构、计算理论的建立没有太大的用处。与之相对应的是，以三轴试验为代表的土单元体试验则旨在于解决上述的问题，更多关注土体本身的各种本构关系，在与承压水相关的科学研究中，承压水压力在土体中如何进行传播则为土单元体研究中的关键问题。

从现有的试验看来，大量的土工试验在模拟承压水的动态变化时，一般使水压力逐级增加或下降，压力值较为离散，这与实际工程中的水压力连续变化不相一致，得出的结论难以应用到实际工程。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种可模拟动态承压水作用土体的试验装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可模拟动态承压水作用土体的试验装置，该装置包括主体圆筒、数据采集仪、真空泵和承压水压力控制系统；所述承压水压力控制系统包括有机玻璃圆筒装置、流量计和电子阀；

所述主体圆筒包括从上至下依次连接的盖板、一节顶部圆筒、若干节中间圆筒、一节底部圆筒和小车；所述顶部圆筒、中间圆筒、底部圆筒均由有机玻璃制成，可方便观测试验中土体的变形；所述顶部圆筒筒顶上安装盖板，盖板下表面中央设有透水石，上部装有出水阀门，饱和土体过程中出水阀门与真空泵相连接，目的是增加土体的饱和速率和饱和程度；试验过程中出水阀门保持打开以便及时排水，使得试验土体内水位线保持恒定；