[发明专利]土石料水平向渐进渗透破坏过程的测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种土石料水平向渐进渗透破坏过程的测量装置及方法，测量装置包括外筒，外筒内同轴设置多孔内筒，外筒与多孔内筒之间设置环形槽；多孔内筒的上端设置可滑动压板，可滑动压板下同轴设置多孔刚体管道，可滑动压板、多孔刚体管道和多孔内筒之间有土石料试样，可滑动压板上设置若干水压力传感器；外筒外侧设若干下口指向环形槽内侧切线且内设循环泵的竖向的水体扰动管。本发明连续分离并测定渗出土和渗出水的质量，探明细颗粒迁移导致的局部水力比降变化及与整体水力比降的差异，获得细颗粒迁移情况，为渗透破坏在土体内渐进发展过程量测和机理研究提供工具，并同时测定水平向临界水力比降、破坏水力比降和水平向渗透系数的变化过程。

技术领域

本发明涉及渗透变形试验技术领域，具体涉及土石料水平向渐进渗透破坏过程的测量装置及方法。

背景技术

土石料是建造土石坝和堤防等重大工程的主要材料，也是堤坝天然基础的主要材料；土石料中的细颗粒在高水力比降作用下发生大规模的冲蚀、移动和流失即为发生渗透破坏，该渗透破坏是土石堤坝最大的内在风险。

传统的渗透破坏研究一方面将渗透破坏作为单一点的物理特性来研究，认为细颗粒启动后土体开始发生渗透变形，不能反映细颗粒冲蚀后迁移过程可能出现的迁移速率变化、淤堵或停止，没有体现土体作为一个连续体共同承担渗流比降的特征；另一方面，没有考虑应力对渗透破坏的影响，一般地，应力增大时土体孔径减小，可通过的颗粒粒径减小，抗渗比降有所提高，同时，不同粒径级配组成的土体在应力作用下的抗渗比降提升变化程度有所差异；因此，只有在应力作用下开展渗透破坏过程研究，才能准确地把握渗透破坏的时空发展过程。

另外，土石坝中的防渗心墙和坝基土石料，一般处于侧限变形条件下，且存在优势性的应力、渗透比降方向组合，即竖向应力为大主应力，渗透比降沿水平方向或近水平方向；此外，土体压实和沉积形成的层面一般沿水平方向；而目前的渗透破坏试验机未考虑这些因素。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种可量测竖向应力作用下渗透破坏在土体内渐进发展过程的土石料水平向渐进渗透破坏过程的测量装置及方法。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

第一方面，提供一种土石料水平向渐进渗透破坏过程的测量装置，其包括：

外筒，其内同轴设置有用于装土石料试样的多孔内筒，其与多孔内筒之间设置有用于装水的环形槽；

可滑动压板，其用于给土石料试样均匀施加向下的竖向压力，其直径与多孔内筒的内径匹配，其径向和周向均匀设置有若干水压力传感器，其下同轴设置有用于向土石料试样中供应高压水的多孔刚性管道；

水体扰动装置，用于汲取环形槽上部的水并喷向环形槽内侧底部来进行扰动，将可能沉积于多孔内筒外侧、环形槽底部的土冲向第一管道上部的通水孔；

封闭水箱，其与环形槽的底部连通，其内上端设置有拉力传感器，拉力传感器的一端设置有滤网；

液体收集装置，其设置在称量装置上，其上端设置有水头控制管，水头控制管与封闭水箱的顶部连通。