本發(fā)明涉及一種可以監(jiān)測土體在裂隙滲流條件下土體濕陷過程的試驗裝置。該裝置可以模擬在不同角度、不同強度甚至不同范圍的裂隙滲流過程中，土體含水率、孔隙水壓力、基質(zhì)吸力、土壓力等變化與濕陷變形之間的關(guān)系。

背景技術(shù)：

目前，土體的濕陷已經(jīng)成為公路、鐵路和房建等領域不可忽視的問題，由地表、邊坡的不均勻沉降引起的各種事故時有發(fā)生。尤其是土體濕陷性比較明顯的地區(qū)，邊坡在降雨期間或降雨之后，發(fā)生嚴重的濕陷變形，可見水進入邊坡土體是引起濕陷變形的主要原因。水進入邊坡土體引起的濕陷同時伴隨著土體孔隙水壓力、含水率、土壓力等一系列的改變，而不同類型土質(zhì)、不同滲流強度都會對濕陷變形產(chǎn)生影響。本實驗裝置以及試驗方法對土體在裂隙滲流條件下濕陷過程的研究具有重大的意義。

現(xiàn)有對土體進行的濕陷試驗大部分針對黃土，試驗方法大都是針對降雨條件下對土體進行濕陷試驗，并沒有對濕陷過程與土體含水率、土壓力、基質(zhì)吸力、孔隙水壓力之間的關(guān)系進行研究，更沒有對土體在裂隙滲流條件下的濕陷過程進行研究。因此設計一種能夠模擬裂隙滲流條件下觀察土體濕陷過程的裝置，該裝置也要實現(xiàn)對土體含水率、孔隙水壓力、土壓力、基質(zhì)吸力等變化的持續(xù)觀測，以便分析上述變化與濕陷過程的關(guān)系。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題是設計一種觀察土體在不同裂隙滲流條件下濕陷過程的試驗裝置，并且能夠持續(xù)觀察在濕陷過程中土體含水率、基質(zhì)吸力、孔隙水壓力、土壓力等一系列的變化。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供用于分析土體在裂隙滲流狀況下的濕陷特征試驗裝置，該裝置分為三個部分，第一部分為試驗裝置，包括矩形有機玻璃容器、有機玻璃水槽、矩形多孔有機玻璃體、透水石；第二部分為測量裝置，包括張力計、土壓力盒、孔隙水壓力計、含水率測試儀、沉降桿、應力應變測試儀；第三部分為供水裝置，包括水箱、增壓泵、流量控制器、噴頭。

所述土體裂隙滲流下濕陷特征試驗裝置的整體布局是：在矩形有機玻璃容器的上部中間位置固定有機玻璃水槽，所述有機玻璃水槽底部連接矩形多孔有機玻璃體；所述在矩形有機玻璃容器的側(cè)壁鉆有48個鉆孔，這48個鉆孔用來安裝張力計、含水率測試儀、土壓力盒、孔隙水壓力計；所述土壓力盒、孔隙水壓計與矩形有機玻璃容器外部的應力應變測試儀相連；所述矩形有機玻璃容器的外部設有水箱、流量控制器、增壓泵、噴頭用來模擬裂隙滲流的強度；所述矩形有機玻璃容器的上部設有滑動尺用來固定沉降桿；所述矩形有機玻璃容器底部設有進、泄水口以便于調(diào)節(jié)所測土體的初始水位；所述矩形有機玻璃容器底部設有透水石防止土顆粒堵塞容器的進、泄水口。

所述矩形有機玻璃容器由有機玻璃制成，該容器的長度為1040mm，寬度為540mm，高度為1520mm，內(nèi)側(cè)長度1000mm，內(nèi)側(cè)寬度為500mm，內(nèi)側(cè)高度為1500mm；將矩形有機玻璃容器其中一個長度方向所在的側(cè)面鉆孔24個，分為4列每列鉆孔6個，每個鉆孔的直徑為28mm并且上下相鄰兩鉆孔圓心之間的距離為200mm，最底層鉆孔的圓心距離矩形有機玻璃容器內(nèi)側(cè)底部200mm；在這24個鉆孔的對稱位置另鉆鉆24個直徑為10mm的鉆孔；在這48個鉆孔設置完畢后在矩形有機玻璃容器底部另鉆直徑為15mm的圓孔作為進、泄水口。

所述有機玻璃水槽的厚度為5mm內(nèi)側(cè)長為490mm上寬為40mm下寬為10mm高為20mm，該水槽上緣距離矩形有機玻璃容器的上緣100mm,該水槽的底部接厚為5mm內(nèi)側(cè)長為490mm寬為10mm高為1200mm(高可以根據(jù)試驗要求設置成大于100mm以及小于1200mm之間的不同尺寸)矩形多孔有機玻璃體，其側(cè)面均勻布滿了直徑為2mm的圓孔，該矩形多孔有機玻璃體與有機玻璃水槽通過玻璃膠連接，以便控制兩者的連接角度。

所述孔隙水壓力計測量范圍0~50 kPa，精度0.04 kPa, 土壓力盒測量范圍0~50kP，精度0.04kPa, 含水率測試儀測量范圍0~100%，精度為0.1%，試驗時每填土200mm在直徑為10mm的鉆孔埋入上述三種裝置并將導線在鉆孔處引出，并用玻璃膠對鉆孔進行封堵；張力計其測量范圍為0~80kPa,精度為1 kPa，在每個直徑為28mm鉆孔處埋入張力計，該張力計的顯示表盤在矩形有機玻璃容器的外部并用玻璃膠進行固定，確保張力計固定牢固，防止在試驗時對土體產(chǎn)生擾動。

所述供水裝置：水箱有厚度為10mm的有機玻璃制成，容量達到10L；增壓泵的最大壓力6kPa；流量控制器控制范圍10~100ml/min,精度1ml/min；噴頭的上寬10mm下寬40mm高為20mm,利用供水裝置可以有效地的控制裂隙滲流的強度。

所述滑動尺長500mm,寬20mm，高10mm在滑動尺中心位置設有直徑為16mm的圓孔，距離該圓孔圓心100mm的上下位置設置兩個相同直徑的圓孔，滑動尺上的這3個圓孔用來安裝沉降桿，這樣的滑動尺一共設置6個，兩端的滑動尺距離矩形有機玻璃容器側(cè)壁100mm中間每隔200mm設置一個。

所述沉降桿包括內(nèi)桿以及護筒，其中護筒直徑為15mm固定在滑動尺上，當矩形有機玻璃容器內(nèi)的土體沉陷時內(nèi)桿就會同步下沉，內(nèi)桿上標有刻度，量程為0~300mm，精度為1mm。

采用上述技術(shù)方案的土體裂隙滲流條件下的濕陷特征試驗裝置及試驗方法，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于：在試驗裝置矩形有機玻璃容器的側(cè)壁不同位置進行了打孔設計，這樣可以通過安裝在不同土層的設備對土體的濕陷過程進行持續(xù)、全方位的觀測，該試驗裝置真正實現(xiàn)對土體裂隙滲流影響下的濕陷研究。

本發(fā)明試驗裝置構(gòu)造簡單，成本低廉，拆裝方便，可以重復利用。該試驗裝置可以研究不同土體類型，不同裂隙條件下的濕陷過程。此外模擬供水裝置調(diào)節(jié)簡便、易于控制，可以模擬不同強度的滲流過程。試驗裝置的主體矩形有機玻璃容器底部設置進、泄水口，以便調(diào)節(jié)所測試土體的初始水位，可以方便的實現(xiàn)對不同初始水位下土體濕陷過程的觀測。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體側(cè)視圖

圖2是本發(fā)明矩形有機玻璃容器的整體圖

圖3是本發(fā)明矩形有機玻璃容器的正視圖

圖4是本發(fā)明矩形有機玻璃容器的后視圖

圖5是本發(fā)明噴頭的整體圖

圖6是本發(fā)明供水裝置的整體圖

圖7是本發(fā)明水槽的整體圖

圖8是本發(fā)明矩形多孔有機玻璃體的整體圖

圖9是本發(fā)明矩形多孔有機玻璃體的正視圖

圖10是本發(fā)明矩形多孔有機玻璃體的左視圖

圖11是本發(fā)明滑動尺的整體圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，詳細說明一種土體滲流過程和變形特征試驗裝置的具體實施方式

如圖1該裝置的整體布置在矩形有機玻璃容器（1）的上部中間位置固定有機玻璃水槽（3），有機玻璃水槽（3）底部連接矩形多孔有機玻璃體（4）；在矩形有機玻璃容器（1）的側(cè)壁鉆有48個鉆孔，這48個鉆孔用來安裝張力計（5）、含水率測試儀（6）、土壓力盒(7)、孔隙水壓力計(8)；所述土壓力盒（7）、孔隙水壓計（8）與矩形有機玻璃容器（1）外部的應力應變測試儀（9）相連；矩形有機玻璃容器（1）的外部設有水箱(10)、流量控制器（11）、增壓泵（12）、噴頭（2）用來模擬裂隙滲流的強度；矩形有機玻璃容器（1）的上部設有滑動尺（13）用來固定沉降桿（14），矩形有機玻璃容器（1）底部設有進、泄水口以便于調(diào)節(jié)所測土體的初始水位；所述矩形有機玻璃容器（1）底部設有透水石防止土顆粒堵塞容器的進、泄水口。

如圖2、3、4矩形有機玻璃容器由有機玻璃制成，該容器長度為1040mm，寬度為540mm，高度為1520mm，內(nèi)側(cè)長度1000mm，內(nèi)側(cè)寬度為500mm，內(nèi)側(cè)高度為1500mm；將矩形有機玻璃容器其中一個長度方向所在的側(cè)面鉆孔24個，分為4列每列鉆孔6個，每個鉆孔的直徑為28mm并且相鄰兩鉆孔圓心之間的距離為200mm，最底層鉆孔的圓心距離矩形有機玻璃容器內(nèi)側(cè)底部200mm；在這24個鉆孔的對稱位置另鉆24個直徑為10mm的圓孔；在這48個鉆孔設置完畢后在矩形有機玻璃容器底部另鉆直徑為15mm的圓孔作為進、泄水口。

如圖5、6 噴頭下寬為40mm，上寬為10mm,長為490mm，高為20mm的塑料特質(zhì)噴頭，噴水時能夠覆蓋整個水槽。供水裝置其中水箱有厚度為10mm的有機玻璃制成，容量達到10L，增壓泵的最大壓力6kPa，流量控制器控制范圍10~100ml/min,精度1ml/min，裝置內(nèi)部用直徑為10mm的塑料管相連。

如圖7有機玻璃水槽噴頭上寬為40mm，下寬為10mm,長為490mm，高為20mm的有機玻璃制成，該水槽的有機玻璃厚度為5mm,水槽的上下都是貫通的，下方與矩形有機玻璃體相連。

如圖8、9、10矩形多孔有機玻璃體長為490mm，寬為10mm高可以根據(jù)試驗要求設置成大于100mm以及小于1200mm之間的不同尺寸，在此展示的是高度為600mm的矩形多孔有機玻璃體，它的厚度5mm，其中側(cè)面均勻鉆孔并且保證每個孔的直徑為2mm。

如圖11滑動尺長500mm、寬20mm、厚度為10mm,在滑動尺中心位置設有直徑為16mm的圓孔，距離該圓孔圓心100mm的上下位置設置兩個相同直徑的圓孔。