[发明专利]土料渗透特性现场试验装置及其试验方法

说明书

一种土料渗透特性现场试验装置及其试验方法。本发明的外管、内管、花管由外至内同轴设置，外管与内管之间有环空Ⅰ，所述内管与花管之间有环空Ⅱ；内管的管壁上设置有径向通孔Ⅰ；花管的下端是封闭的，花管的管壁上设置有径向通孔Ⅱ；外管、内管的下端管壁为尖劈形；花管的下端由端板封闭；应用试验装置获得土料的渗透系数和破坏水力比降。其有益效果是，试验装置结构设计合理，渗流边界明确，无需现场进行水泥砂浆浇筑，便于操作，缩短试验周期，试验方法能够准确获取土料的渗透系数和破坏水力比降。

技术领域

本发明涉及一种土料特性试验装置，尤其是涉及一种土料渗透特性现场试 验装置及其试验方法，属于水利工程建设技术领域。

背景技术

近年来，我国土石坝工程建设快速发展，筑坝土料的渗透系数和破坏水 力比降表明了土料的渗透特性，是土石坝渗流分析中的基本计算参数，需在筑 坝之前对其进行测定。目前水利工程建设过程中，可通过现场试验对筑坝土料 的渗透特性进行研究，《水电水利工程粗粒土试验规程》(DL/T 5356-2006)等 现行的标准规范中规定了现场渗透变形试验的方法，可以得到土料的渗透特 性。该方法的缺点有：需要采用水泥砂浆进行浇筑，试验工艺复杂，试验周期 较长；受现场条件的限制，难以施加模拟大坝实际运行工况的高水头，可能无 法测得土料的破坏水力比降。

发明内容

为了克服现有土料渗透特性试验方法存在的试验工艺复杂，试验周期较 长；受现场条件的限制，难以施加模拟大坝实际运行工况的高水头，无法测得 土料的破坏水力比降的不足，本发明提供一种土料渗透特性现场试验装置及其 试验方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种土料渗透特性现场试验 装置，外管、内管、花管由外至内同轴设置，所述外管与内管之间有环空Ⅰ， 所述内管与花管之间有环空Ⅱ；所述内管的管壁上设置有径向通孔Ⅰ；所述花 管的下端是封闭的，花管的管壁上设置有径向通孔Ⅱ。

进一步，所述外管、内管的下端管壁为尖劈形。

进一步，所述花管的下端由端板封闭。

进一步，所述外管内径为60cm、高度为100cm，所述内管内径为40cm、 高度为100cm。

进一步，所述外管、内管、花管的材质为不锈钢。

一种所述土料渗透特性现场试验装置的试验方法，其步骤是：

S1、在现场试验土料的表面确定一个圆心位置，将内管的轴心对准土料圆 心，将内管垂直向下击入土料中，至内管上端面与土料上表面平齐；

S2、将外管的轴心对准土料圆心，将外管垂直向下击入土料中，至外管上 端面与土料上表面平齐；

S3、在S1确定的土料圆心位置垂直钻孔，孔深为花管的长度，垂直孔的孔 径尺寸与花管的外径相同，将花管放置在垂直孔内，花管上端面与土料上表面 平齐；

S4、清除外管与内管之间环空Ⅰ内的土料；

至此将土料渗透特性现场试验装置安装完毕；

S5、使用压力体积控制器向花管内注水，注入水通过花管的径向通孔Ⅱ流 入花管与内管之间环空Ⅱ的土料中，再通过内管的径向通孔Ⅰ流到内管与外管 之间的环空Ⅰ中；

S6、从小到大逐级提高压力体积控制器施加的水压力，模拟不同的水头高 度，在每级水头高度下保持稳定，直至内管的径向通孔Ⅰ出水流量稳定，由压 力体积控制器读取该流量，由公式1计算该级水头下土料的渗透系数：

k＝(Q/2πRL)/(H/D) 公式1

其中：k——待测土料的渗透系数，cm/s；

Q——压力体积控制器读取的稳定流量，cm ³/s；