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    新重庆时时彩玩法: 土体充气阻渗的试验装置及其试验方法.pdf

    关 键 词:
    充气 试验装置 及其 试验 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611019948.7

    申请日:

    2016.11.17

    公开号:

    CN106769747A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 15/08申请日:20161117|||公开
    IPC分类号: G01N15/08 主分类号: G01N15/08
    申请人: 河海大学
    发明人: 王媛; 刘胜; 林祥峰; 周凌峰; 冯迪
    地址: 211100 江苏省南京市江宁开发区佛城西路8号
    优先权:
    专利代理机构: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 李晓
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611019948.7

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供一种土体充气阻渗的试验装置及其试验方法,该装置包括主体结构、充气设备、渗流设备和计量设备,主体结构内具有用于存放土样的主体空间,包括透明的顶板、底板和圆筒,顶板和底板分别固定连接在圆筒的两端,顶板上具有透气不透水孔和出气孔;在圆筒侧壁上从上到下按间隔地布设有凸出孔;充气设备用于用于对土样充气;渗流设备用于模拟不同水头下土样的稳定渗流工况;计量设备用于采集和处理试验数据,包括安置在上方凸出孔孔隙水压力传感器、安置在下方凸出孔的孔隙气压力传感器、称量装置及采集装置。本发明具有稳定性高,可操作性强,工程适应性强等优点。

    权利要求书

    1.一种土体充气阻渗的试验装置,包括主体结构、充气设备、渗流设备和计量设备,其
    特征在于:
    所述主体结构内具有用于存放土样的主体空间,包括透明的顶板、底板和圆筒,所述顶
    板和底板分别固定连接在圆筒的两端,所述顶板上具有透气不透水孔和出气孔,所述透气
    不透水孔内布设有多层透气不透水高分子膜;在圆筒侧壁上从上到下按间隔地布设有凸出
    孔;
    所述充气设备用于用于对主体空间内的土样充气;
    所述渗流设备用于模拟不同水头下土样的稳定渗流工况;
    所述计量设备用于采集和处理试验数据,包括安置在上方凸出孔孔隙水压力传感器、
    安置在下方凸出孔的孔隙气压力传感器、称量装置及采集装置。
    2.根据权利要求1所述的土体充气阻渗的试验装置,其特征在于:所述圆筒的两端具有
    法兰盘,所述顶板和底板的边沿上具有与法兰盘相匹配的螺栓孔,顶板、底板与之间放置有
    密封垫;所述出气孔上安设出气阀;所述凸出孔用橡胶塞密封。
    3.根据权利要求1所述的土体充气阻渗的试验装置,其特征在于:所述充气设备包括第
    一空气压缩机、第一调压阀、橡胶软管、气体流量计、转换接头和充气橡胶管,通过不同孔径
    的充气橡胶管模拟不同充气孔孔径下的充气效果;所述第一调压阀位于第一空气压缩机和
    气体流量计之间,第一调压阀和气体流量计之间用橡胶软管相连接;所述充气橡胶管的一
    端穿过底板上的充气孔和下透水石圆心位置的孔洞,接到土样的底部,另一端通过转换接
    头与橡胶软管相接。
    4.根据权利要求1所述的土体充气阻渗的试验装置,其特征在于:所述渗流设备包括可
    调恒压水箱、水泵、密封帽、气囊和第二空气压缩机,所述气囊位于可调恒压水箱内部,通过
    橡胶软管与第二空气压缩机相连;所述水泵与可调恒压水箱相连;所述密封帽位于橡胶软
    管的端部。
    5.根据权利要求1所述的土体充气阻渗的试验装置,其特征在于:所述计量设备器包括
    孔隙水压力传感器、孔隙水压力采集仪、孔隙气压力传感器、孔隙气压力采集仪、数据线、量
    杯、第一电子天平、第二电子天平和电脑;所述第一电子天平位于量杯的下方,所述第二电
    子天平位于整个装置的下方;所述孔隙水压力传感器的数据线穿过橡胶塞的中部与孔隙水
    压力采集仪连接;所述孔隙气压力传感器的数据线穿过橡胶塞的中部与孔隙气压力采集仪
    连接;所述孔隙水压力采集仪和孔隙气压力采集仪通过数据线与电脑相连;所述凸出孔的
    数量是从下到下依次排列的八个,所述孔隙水压力传感器放置在第一到第四凸出孔中;所
    述孔隙气压力传感器放置第五到第八凸出孔中。
    6.根据权利要求1所述的土体充气阻渗的试验装置,其特征在于:在充气橡胶管的端部
    安装有滤网,充气孔和出水孔周边布置有密封圈;可调恒压水箱通过尼龙进水管连接试验
    装置,尼龙进水管的端部通过顶板上的进水孔与试验装置相连,进水孔周边布置有密封圈;
    所述尼龙进水管上设置有进水阀和液体流量计;尼龙出水管通过出水孔接入到底板上;充
    气橡胶管有不同大小的孔径规格,采用转换接头将不同孔径规格的充气橡胶管与橡胶软管
    相接;充气孔和下透水石圆心位置的孔洞的直径与充气橡胶管的直径相对应;所述尼龙出
    水管上设置有出水阀;所述下透水石位于土样下方,在下透水石的圆心位置有一个孔洞。
    7.根据权利要求1所述的土体充气阻渗的试验装置的试验方法,其特征在于包括以下
    步骤:
    步骤1,根据试验需要选择合适孔径的充气橡胶管和与之对应的底板和下透水石,将下
    透水石放置在试验装置内,通过法兰盘将顶板和圆筒固定在一起;
    步骤2,将充气橡胶管的一端穿过底板上的充气孔接到下透水石圆心位置的孔洞,另一
    端通过转换接头与橡胶软管相接,通过出水孔将尼龙出水管和底板连接起来,并保证连接
    位置处的密封性,打开出水阀;
    步骤3,安装个孔隙水压力传感器、个孔隙气压力传感器,通过数据线将孔隙水压力采
    集仪和孔隙气压力采集仪连接至电脑;将第一电子天平、第二电子天平通过数据线连接至
    电脑;
    步骤4,根据原状土配制土料,将土料装填至试验桶内,形成与原状土密度一致的土样;
    步骤5,装填好的土样上方放置上透水石,通过法兰盘连接顶板和圆筒,通过进水孔将
    尼龙进水管和顶板连接起来,然后关闭出气阀,保证装置密封;
    步骤6,打开孔隙水压力采集仪、孔隙气压力采集仪、第一电子天平、第二电子天平、电
    脑,通过电脑设定数据采集间隔,开始采集数据;
    步骤7,打开水泵,对可调恒压水箱进行加水,使水箱具有足够量的水;
    步骤8,打开第二空气压缩机、第二调压阀、进水阀、液体流量计,将水压设定在某一特
    定值,模拟土样在恒定水头下的渗流工况;
    步骤9,打开第一空气压缩机、第一调压阀、气体流量计,将气压设定在某一特定值,开
    始对土样进行充气;
    步骤10,根据实际情况,当第二电子天平的读数不变,即达到稳定渗流,或者当土样出
    现明显裂缝的时候停止试验,停止电脑的数据采集,关闭各个阀门,试验结束。

    说明书

    土体充气阻渗的试验装置及其试验方法

    技术领域

    本发明专利是涉及一种土体充气阻渗的试验装置及其试验方法,利用该模型试验
    装置研究土体在充气时对渗流阻碍作用的科学规律,为具体工程实践提供科学指导,属于
    土木工程仪器测试领域。

    背景技术

    土体作为一种连续孔隙介质,具有渗透性,在水位差的作用下,水就会透过土体空
    隙而发生流动,这会引起各种各样的工程问题。比如基坑、隧道等开挖工程中普遍存在地下
    水渗出而出现需要排水的问题;相反以蓄水为目的的土坝中会由于渗透造成水量损失而出
    现需要挡水的问题;另外还有一些像污水的渗透引起地下水污染的问题。在坡面、挡土墙等
    结构物中常?;嵊捎谒纳付斐赡诓坑αψ刺谋浠?;土坝、堤坝、基坑等结构
    物会由于管涌逐渐改变地基土内的结构而酿成破坏事故;非饱和的坡面会由于水分的渗透
    而造成非饱和土的强度降低从而引起滑坡。由于渗透破坏引起的工程问题不胜枚举,给我
    国造成了重大的生命和经济财产损失。因此如何有效的解决工程中的渗透破坏问题,一直
    为工程界所关心。

    在大量的工程实践中,人们已总结出一些工程措施,总的来说可以分为两方面,一
    个是从水的这一方面考虑,比如设置止水帷幕,铺设防渗材料,设置排水沟、排水管、减压井
    等;另外是从土的这一方面考虑,比如灌浆加固土体,削坡,设置盖压重等。近年来,针对渗
    透破坏的防治,一些学者提出一种新的应对方法,叫做土体充气阻渗的方法。已经有些学者
    对此进行研究,如刘长殿通过一维土柱入渗试验发现充气作用具有明显的阻渗效果,进而
    充气阻渗作为一种值得探索的阻渗新技术就被提出来了,它可以用来作为土坝、堤防出现
    异常渗透的一种应急处理措施,可以作为边坡在暴雨期间的一种临时防护措施,也可以作
    为基坑、隧道施工期间的一种短期挡水措施等等,具有施工方便,经济,无污染等优点。

    但是,充气阻渗作为一种新的技术手段,在理论和工程应用方面都有待于进一步
    的深入研究,目前,对于充气阻渗的研究还处于探索定性阶段,在充气阻渗定量的理论和工
    程应用上还存在许多问题亟待研究和解决。比如为了达到较好的阻渗效果,又不明显破坏
    土体结构,需要确定一个合理的充气压值,合理的充气压值与土的种类、土的孔隙比、含水
    率、渗流水头等之间的定量关系尚未确定;在工程实际应用中由于气压在土体中会衰减,为
    了确定相邻两个充气孔之间的距离,就需要确定气压的有效影响半径,气压的有效影响半
    径与充气气压值、充气孔孔径大小、土的种类之间的定量关系尚未确定;为了确定不同土
    中,不同充气压下,需要多长时间才能在土体中形成稳定而有效的附加气压,就需要研究充
    气气压在土中随时间的传递效应,这个方面还没有公认的理论成果;研究表明,对土体进行
    有限时间的充气,充气结束后会有一定量的气体以封闭气泡的形式留存于土体中,对渗流
    又较大的阻碍效果,但是不同的土体需要以多大的气压充多长时间的气,才能达到最好的
    阻渗效果仍需要研究。由于土体的复杂性,关于充气阻渗还有许多问题需要研究,目前为
    此,还没有建立起一套用于上述问题研究的试验仪器和相应的研究方法,因此急需一种研
    究充气阻渗的实验仪器和对应的研究方法。

    发明内容

    发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供了一种土体充气阻渗的
    试验装置及其试验方法,对土体充气阻渗应用中存在的问题进行创新性研究,为合理的充
    气气压值与土的种类、土的孔隙比、含水率、渗流水头等之间的定量关系的确定;气压的有
    效影响半径与充气气压值、充气孔孔径大小、土的种类之间的定量关系的确定;充气气压在
    土中随时间的传递效应模型的建立等提供了可靠的试验平台和研究方法。该试验装置具有
    稳定性高,可操作性强,工程适应性强等优点。

    技术方案:为解决上述技术问题,本发明提供的土体充气阻渗的试验装置,包括主
    体结构、充气设备、渗流设备和计量设备:

    所述主体结构内具有用于存放土样的主体空间,包括透明的顶板、底板和圆筒,所
    述顶板和底板分别固定连接在圆筒的两端,所述顶板上具有透气不透水孔和出气孔,所述
    透气不透水孔内布设有多层透气不透水高分子膜;在圆筒侧壁上从上到下按间隔地布设有
    凸出孔;

    所述充气设备用于用于对主体空间内的土样充气;

    所述渗流设备用于模拟不同水头下土样的稳定渗流工况;

    所述计量设备用于采集和处理试验数据,包括安置在上方凸出孔孔隙水压力传感
    器,安置在下方凸出孔的孔隙气压力传感器。

    具体地,所述圆筒的两端具有法兰盘,所述顶板和底板的边沿上具有与法兰盘相
    匹配的螺栓孔,顶板、底板与之间放置有密封垫;所述出气孔上安设出气阀;所述凸出孔用
    橡胶塞密封。

    所述尼龙出水管通过出水孔接入到底板上;所述充气橡胶管有不同大小的孔径规
    格,同时,充气孔和下透水石圆心位置的孔洞的直径与充气橡胶管的直径相对应。

    所述尼龙出水管上设置有出水阀;所述下透水石位于土样下方,在下透水石的圆
    心位置有一个孔洞;所述转换接头将不同孔径规格的充气橡胶管与橡胶软管相接。

    具体地,所述充气设备包括第一空气压缩机、第一调压阀、橡胶软管、气体流量计、
    转换接头和充气橡胶管,通过不同孔径的充气橡胶管模拟不同充气孔孔径下的充气效果。
    所述第一调压阀位于第一空气压缩机和气体流量计之间,第一调压阀和气体流量计之间用
    橡胶软管相连接;所述充气橡胶管的一端穿过底板上的充气孔和下透水石圆心位置的孔
    洞,接到土样的底部,另一端通过转换接头与橡胶软管相接。

    具体地,所述渗流设备包括可调恒压水箱、水泵、密封帽、气囊和第二空气压缩机,
    所述气囊位于可调恒压水箱内部,通过橡胶软管与第二空气压缩机相连;所述水泵与可调
    恒压水箱相连;所述密封帽位于橡胶软管的端部。

    具体地,所述计量设备器包括孔隙水压力传感器、孔隙水压力采集仪、孔隙气压力
    传感器、孔隙气压力采集仪、数据线、量杯、第一电子天平、第二电子天平和电脑;所述第一
    电子天平位于量杯的下方,所述第二电子天平位于整个装置的下方;所述孔隙水压力传感
    器的数据线穿过橡胶塞的中部与孔隙水压力采集仪连接;所述孔隙气压力传感器的数据线
    穿过橡胶塞的中部与孔隙气压力采集仪连接;所述孔隙水压力采集仪和孔隙气压力采集仪
    通过数据线与电脑相连。所述凸出孔的数量是从下到下依次排列的八个,所述孔隙水压力
    传感器放置在第一到第四凸出孔中;所述孔隙气压力传感器放置第五到第八凸出孔中。

    具体地,在充气橡胶管的端部安装有滤网,充气孔和出水孔周边布置有密封圈;可
    调恒压水箱通过尼龙进水管连接试验装置,尼龙进水管的端部通过顶板上的进水孔与试验
    装置相连,进水孔周边布置有密封圈;所述尼龙进水管上设置有进水阀和液体流量计。

    使用时,上述土体充气阻渗的试验装置的试验方法包括以下步骤:

    步骤1,根据试验需要选择合适孔径的充气橡胶管和与之对应的底板和下透水石,
    将下透水石放置在试验装置内,通过法兰盘将顶板和圆筒固定在一起;

    步骤2,将充气橡胶管的一端穿过底板上的充气孔接到下透水石圆心位置的孔洞,
    另一端通过转换接头与橡胶软管相接,通过出水孔将尼龙出水管和底板连接起来,并保证
    连接位置处的密封性,打开出水阀;

    步骤3,安装个孔隙水压力传感器、个孔隙气压力传感器,通过数据线将孔隙水压
    力采集仪和孔隙气压力采集仪连接至电脑;将第一电子天平、第二电子天平通过数据线连
    接至电脑;

    步骤4,根据原状土配制土料,将土料装填至试验桶内,形成与原状土密度一致的
    土样;

    步骤5,装填好的土样上方放置上透水石,通过法兰盘连接顶板和圆筒,通过进水
    孔将尼龙进水管和顶板连接起来,然后关闭出气阀,保证装置密封;

    步骤6,打开孔隙水压力采集仪、孔隙气压力采集仪、第一电子天平、第二电子天
    平、电脑,通过电脑设定数据采集间隔,开始采集数据;

    步骤7,打开水泵,对可调恒压水箱进行加水,使水箱具有足够量的水;

    步骤8,打开第二空气压缩机、第二调压阀、进水阀、液体流量计,将水压设定在某
    一特定值,模拟土样在恒定水头下的渗流工况;

    步骤9,打开第一空气压缩机、第一调压阀、气体流量计,将气压设定在某一特定
    值,开始对土样进行充气;

    步骤10,根据实际情况,当第二电子天平的读数不变,即达到稳定渗流,或者当土
    样出现明显裂缝的时候停止试验,停止电脑的数据采集,关闭各个阀门,试验结束。

    有益效果:

    1.本发明通过改变充气压值,充气孔孔径的大小,借助气压传感器可以探充有效
    气压影响半径与充气气压值、充气孔孔径大小、与土的种类等之间的关系。

    2.本发明借助孔隙气压(或水压)传感器,可以探究不同气压(或水压)在土体中随
    时间的传递效应和其在不同土中的衰减规律。

    3.本发明专利通过改变气压和水压值,借助自动记录数据的电子天平,可以探究
    合理的充气气压值与土的种类、土的孔隙比、含水率、渗流水头等之间的关系。

    4.本发明专利借助充气设备,水箱设备,电子天平等可以探充某种土中合理的有
    限充气时间和充气气压值。

    除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技
    术方案的技术特征所带来的优点外,本发明的土体充气阻渗的试验装置及其试验方法所能
    解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点,将
    结合附图做出进一步详细的说明。

    附图说明

    图1是本发明实施例中土体充气阻渗的试验装置的示意图;

    图2是图1的上半部分放大图;

    图3是图1的下半部分放大图;

    图4是图1中上、下顶板的正视图;

    图中:顶板1、圆筒2、底板3、法兰盘4、密封垫5、上透水石6、透气不透水孔7、透气不
    透水膜高分子8、密封圈9、出气孔10、出气阀11、凸出孔12、橡胶塞13、孔隙水压力传感器14、
    孔隙水压力采集仪15、孔隙气压力传感器16、孔隙气压力采集仪17、数据线18、量杯19、电子
    天平I 20、电子天平II 21、电脑22、下透水石23、空气压缩机I 24、调压阀I 25、调压阀II
    26、橡胶软管27、气体流量计28、转换接头29、充气橡胶管30、充气孔31、出水孔32、滤网33、
    尼龙出水管34、可调恒压水箱35、尼龙进水管36、进水孔37、进水阀38、气囊39、水泵40、密封
    帽41、液体流量计42、出水阀43、空气压缩机II 44。

    具体实施方式

    实施例1:

    如图1-3所示的土体充气阻渗的试验装置,主要包括顶板1、圆筒2、底板3、法兰盘
    4、密封垫5、上透水石6、透气不透水孔7、透气不透水膜高分子8、密封圈9、出气孔10、出气阀
    11、凸出孔12、橡胶塞13、孔隙水压力传感器14、孔隙水压力采集仪15、孔隙气压力传感器
    16、孔隙气压力采集仪17、数据线18、量杯19、电子天平I 20、电子天平II 21、电脑22、下透
    水石23、空气压缩机I 24、调压阀I 25、调压阀II 26、橡胶软管27、气体流量计28、转换接头
    29、充气橡胶管30、充气孔31、出水孔32、滤网33、尼龙出水管34、可调恒压水箱35、尼龙进水
    管36、进水孔37、进水阀38、气囊39、水泵40、密封帽41、液体流量计42、出水阀43、空气压缩
    机II 44;其中顶板1和底板3上沿周边各有10个螺栓孔,顶板1、底板3通过法兰盘4与圆筒2
    相连,法兰盘4之间放置密封垫5;上透水石6位于土样上方;透气不透水孔7位于顶板1上,多
    层透气不透水高分子膜8布设在气不透水孔7内部;出气孔10位于顶板1上,出气孔10上安设
    出气阀11;凸出孔12位于圆筒2侧壁上,从上到下按一定距离一共布设8个,编号分别为1#、
    2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#,凸出孔12用橡胶塞13密封;孔隙水压力传感器14放置在编号为1#、
    2#、3#、4#的凸出孔12中,孔隙水压力传感器14的数据线穿过橡胶塞13的中部与孔隙水压力
    采集仪15连接;孔隙气压力传感器16放置在编号为5#、6#、7#、8#的凸出孔12中,孔隙气压力
    传感器16的数据线穿过橡胶塞13的中部与孔隙气压力采集仪17连接;孔隙水压力采集仪15
    和孔隙气压力采集仪17通过数据线18与电脑22相连。

    尼龙出水管34上设置有出水阀43,尼龙出水管34通过出水孔32接入到底板3上;量
    杯19位于尼龙出水管34的下方,电子天平I 20位于量杯19的下方,电子天平II 21位于整个
    装置的下方,电子天平I 20和电子天平II 21都具有和电脑连接的相应接口,通过数据线18
    可以把电子天平I 20和电子天平II 21连接到电脑22上。下透水石23位于土样下方,在下透
    水石23的圆心位置有一个孔洞;充气橡胶管30的一端穿过底板3上的充气孔31和下透水石
    23圆心位置的孔洞,接到土样的底部,另一端通过转换接头29与橡胶软管27相接,转换接头
    29将不同孔径规格的充气橡胶管30与橡胶软管27相接;充气橡胶管30有不同大小的孔径规
    格,同时,充气孔31和下透水石23圆心位置的孔洞的直径与充气橡胶管30的直径相对应,充
    气孔31设有4个类型分别为A、B、C、D,分别对应直径12mm、16mm、20mm、24mm,如图4所示;滤网
    33位于充气橡胶管30的端部;充气孔31和出水孔32周边布置有密封圈9;调压阀I 25位于空
    气压缩机I 24和气体流量计28之间,调压阀I 25和气体流量计28之间用橡胶软管27相连
    接;可调恒压水箱35通过尼龙进水管36连接试验装置,尼龙进水管36的端部通过顶板1上的
    进水孔37与试验装置相连,进水孔37周边布置有密封圈9;尼龙进水管36上设置有进水阀38
    和液体流量计42;气囊39位于可调恒压水箱35内部,气囊39通过橡胶软管27与空气压缩机
    II 44相连;密封帽41位于橡胶软管27的端部;水泵40与可调恒压水箱35相连。

    其中顶板1、圆筒2、底板3的材料均为透明的高强玻璃,厚度均为6mm,顶板1和底板
    3上均匀分布10个螺栓孔,螺栓孔的孔径大小为8mm;圆筒2的内径为200mm,上透水石6和下
    透水石23之间的净高为600mm,即土样的净高为600mm,圆筒2的的总高度为630mm;凸出孔12
    的内径为20.5mm,编号为1#的凸出孔距土样顶端的距离为30mm,编号为1#、2#、3#、4#的凸出
    孔之间的距离分别是60mm、80mm、100mm,编号为8#的凸出孔距土样底端的距离为30mm,编号
    为8#、7#、6#、5#的凸出孔之间的距离分别是60mm、80mm、100mm。透气不透水孔7和出气孔10
    的内径都为10mm,进水孔32和出水孔32的直径都为10mm;进气孔31设有4个类型分别为A、B、
    C、D,分别对应直径12mm、16mm、20mm、24mm,对应的充气橡胶管30也有四种规格,外径分别为
    12mm、16mm、20mm、24mm;橡胶软管27的直径为10mm,可调恒压水箱35的尺寸为500×500×
    500mm(长×宽×高)。

    实施例2:

    探究有效气压影响半径与充气气压值、土的种类、充气孔孔径大小之间的关系。

    1)选择孔径大小为20mm(仅作为举例)的充气橡胶管30和与之对应的底板3和下透
    水石23,将下透水石23放置在试验装置内,通过法兰盘4将顶板3和圆筒2固定在一起。

    2)将充气橡胶管30的一端穿过底板3上的充气孔31接到下透水石23圆心位置的孔
    洞,另一端通过转换接头29与橡胶软管27相接,通过出水孔32将尼龙出水管34和底板3连接
    起来,并保证连接位置处的密封性。

    3)安装4个孔隙气压力传感器16,通过数据线18将孔隙气压力采集仪17连接至电
    脑22。

    4)根据原状土配制土料,将土料装填至试验桶内,形成与原状土密度一致的土样。

    5)装填好土样后,通过法兰盘4连接顶板1和圆筒2,通过进水孔37将尼龙进水管36
    和顶板1连接起来,然后打开出气阀11,模拟土样上边界透气条件。

    6)打开孔隙气压力采集仪17、电脑22,通过电脑22设定数据采集间隔,开始采集数
    据。

    7)打开空气压缩机I 24、调压阀I 25、气体流量计28,将气压设定在某一特定值,
    开始对土样进行充气,保持气压不变对土体充气一段时间。

    8)当孔隙气压力传感器16的读数不变,即气场达到稳定分布,或者当土样出现明
    显裂缝的时候停止试验,停止电脑的数据采集,关闭各个阀门。

    9)改变土的充气气压值重复试验,可以探究有效气压影响半径与充气气压值之间
    的关系;改变土的种类重复试验,可以探究有效气压影响半径与土的种类之间的关系。

    实施例3:

    探充不同气压(或水压)在土体中随时间的传递效应和其在不同土中的衰减规律,
    以气压为例介绍试验步骤。

    1)选择孔径大小为20mm(仅作为举例)的充气橡胶管30和与之对应的底板3和下透
    水石23,将下透水石23放置在试验装置内,通过法兰盘4将顶板3和圆筒2固定在一起。

    2)将充气橡胶管30的一端穿过底板3上的充气孔31接到下透水石23圆心位置的孔
    洞,另一端通过转换接头29与橡胶软管27相接,通过出水孔32将尼龙出水管34和底板3连接
    起来,并保证连接位置处的密封性。

    3)安装4个孔隙气压力传感器16,通过数据线18将孔隙气压力采集仪17连接至电
    脑22。

    4)根据原状土配制土料,将土料装填至试验桶内,形成与原状土密度一致的土样。

    5)装填好土样后,通过法兰盘4连接顶板1和圆筒2,通过进水孔37将尼龙进水管36
    和顶板1连接起来,然后打开出气阀11,模拟土样上边界透气条件。

    6)打开孔隙气压力采集仪17、电脑22,通过电脑22设定数据采集间隔,开始采集数
    据。

    7)打开空气压缩机I 24、调压阀I 25、气体流量计28,将气压设定在某一特定值,
    开始对土样进行充气,保持气压不变对土体充气一段时间。

    8)当孔隙气压力传感器16的读数不变,即气场达到稳定分布,记录此时的充气时
    间,或者当土样出现明显裂缝的时候停止试验,停止电脑的数据采集,关闭各个阀门。

    9)改变气压力值,其余步骤不变重复试验,根据电脑上记录的土体中孔隙气压力
    随时间的变化关系,可以探究不同气压在土体中随时间的传递效应;改变充气橡胶管30的
    直径,并选择与之对应的底板3和下透水石23,保持充气气压值不变,其余试验步骤不变,重
    复试验,可以探充气场达到稳定分布的时间与充气孔孔径大小之间的关系;改变土体的种
    类重复试验,可以探究气压在不同土体中随时间的衰减规律。

    实施例4:

    探究合理的充气气压值与渗流水头、土的种类等之间的关系。

    1)选择孔径大小为20mm(仅作为举例)的充气橡胶管30和与之对应的底板3和下透
    水石23,将下透水石23放置在试验装置内,通过法兰盘4将顶板3和圆筒2固定在一起。

    2)将充气橡胶管30的一端穿过底板3上的充气孔31接到下透水石23圆心位置的孔
    洞,另一端通过转换接头29与橡胶软管27相接,通过出水孔32将尼龙出水管34和底板3连接
    起来,并保证连接位置处的密封性,打开出水阀43。

    3)安装4个孔隙水压力传感器14、4个孔隙气压力传感器16,通过数据线18将孔隙
    水压力采集仪15和孔隙气压力采集仪17连接至电脑22。将电子天平I 20、电子天平II 21通
    过数据线18连接至电脑22。

    4)根据原状土配制土料,将土料装填至试验桶内,形成与原状土密度一致的土样。

    5)装填好土样后,在土样上方放置上透水石6,通过法兰盘4连接顶板1和圆筒2,通
    过进水孔37将尼龙进水管36和顶板1连接起来,然后关闭出气阀11,保证装置密封。

    6)打开孔隙水压力采集仪15、孔隙气压力采集仪17、电子天平I 20、电子天平II
    21、电脑22,通过电脑22设定数据采集间隔,开始采集数据。

    7)打开水泵40,对可调恒压水箱35进行加水,使水箱具有足够量的水。

    8)打开空气压缩机II 44、调压阀II 26、进水阀38、液体流量计42,将水压设定在
    某一特定值,模拟土样在恒定水头下的渗流工况。

    9)打开出水阀43、空气压缩机I 24、调压阀I 25、气体流量计28,将气压设定在某
    一特定值,开始对土样进行充气。

    10)根据实际情况,当电子天平II 21的读数不变,即达到稳定渗流,或者当土样出
    现明显裂缝的时候停止试验,停止电脑的数据采集,关闭各个阀门。

    11)在某一个确定的水压下改变充气压值,在同一种土样下重复试验,通过比较渗
    流稳定后单位时间土样的渗水量,得出某一土体在某一水头下最优充气压值的大??;改变
    渗流水头重复试验,探充不同渗流水头下的最优充气压值。

    实施例5:

    探充某种土中合理的有限充气时间和充气气压值。

    1)选择孔径大小为20mm(仅作为举例)的充气橡胶管30和与之对应的底板3和下透
    水石23,将下透水石23放置在试验装置内,通过法兰盘4将顶板3和圆筒2固定在一起。

    2)将充气橡胶管30的一端穿过底板3上的充气孔31接到下透水石23圆心位置的孔
    洞,另一端通过转换接头29与橡胶软管27相接,通过出水孔32将尼龙出水管34和底板3连接
    起来,并保证连接位置处的密封性,打开出水阀43。

    3)安装4个孔隙水压力传感器14、4个孔隙气压力传感器16,通过数据线18将孔隙
    水压力采集仪15和孔隙气压力采集仪17连接至电脑22。将电子天平I 20、电子天平II 21通
    过数据线18连接至电脑22。

    4)根据原状土配制土料,将土料装填至试验桶内,形成与原状土密度一致的土样。

    5)装填好土样后,在土样上方放置上透水石6,通过法兰盘4连接顶板1和圆筒2,通
    过进水孔37将尼龙进水管36和顶板1连接起来,然后打开出气阀11,模拟土样上边界透气条
    件。

    6)打开孔隙水压力采集仪15、孔隙气压力采集仪17、电子天平I 20、电子天平II
    21、电脑22,通过电脑22设定数据采集间隔,开始采集数据。

    7)打开空气压缩机I 24、调压阀I 25、气体流量计28,将气压设定在某一特定值,
    开始对土样进行充气一段时间t,然后关闭空气压缩机I 24、调压阀I 25,停止充气,关闭出
    气阀11,保证装置密封。

    8)打开水泵40,对可调恒压水箱35进行加水,使水箱具有足够量的水。

    9)打开空气压缩机II 44、调压阀II 26、进水阀38、液体流量计42,将水压设定在
    某一特定值,模拟土样在恒定水头下的渗流工况。

    10)根据实际情况,当电子天平II 21的读数不变,即达到稳定渗流,停止电脑的数
    据采集,关闭各个阀门。

    11)在某一固定的充气时间下,改变土体的充气气压值,其余步骤不变重复试验,
    通过比较渗流稳定后单位时间土样的渗水量,探究某种土中合理的充气气压值;在某一固
    定的充气气压值下,改变土体的充气时间,其余步骤不变重复试验,通过比较渗流稳定后单
    位时间土样的渗水量,探究某种土中合理的有限充气时间。

    由以上实施例可知,本实施例的试验装置可以对土体充气阻渗应用中存在的问题
    进行创新性研究,为合理的充气气压值与土的种类、土的孔隙比、含水率、渗流水头等之间
    的定量关系的确定;气压的有效影响半径与充气气压值、充气孔孔径大小、土的种类之间的
    定量关系的确定;充气气压在土中随时间的传递效应模型的建立等问题提供了可靠的试验
    平台和研究方法,为充气阻渗过程中科学规律的发现提供有效的试验支撑,为具体工程实
    践提供科学指导。

    以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明,但本发明不局限于所描述的实
    施方式。对本领域的普通技术人员而言,在本发明的原理和技术思想的范围内,对这些实施
    方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的?;し段?。

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    本文标题:土体充气阻渗的试验装置及其试验方法.pdf
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