本發(fā)明涉及巖土工程試驗(yàn)測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種研究復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下土體管涌侵蝕規(guī)律的試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

在土石壩工程中，堤基內(nèi)部由于滲流的作用常發(fā)生土顆粒運(yùn)移，最終導(dǎo)致土體發(fā)生滲透破壞，危及大壩安全；同時(shí)堤基內(nèi)的土體由于土壓力的作用，通常處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下。因此，真實(shí)模擬堤基內(nèi)土體的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)，開展復(fù)雜應(yīng)力條件下土體滲透破壞的研究具有重要的工程實(shí)用價(jià)值。管涌口下部和帷幕下游側(cè)土體的滲流方向往往是向上的，現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置無法將豎直向上的滲流與應(yīng)力狀態(tài)結(jié)合起來測(cè)定土顆粒的運(yùn)移規(guī)律，從而得到管涌的侵蝕機(jī)理；有的不能模擬土體所處的真實(shí)應(yīng)力狀態(tài)，有的則無法在考慮應(yīng)力狀態(tài)的條件下施加豎直向上的滲流。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種研究復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下土體管涌侵蝕規(guī)律的試驗(yàn)裝置，以解決上述背景技術(shù)中的技術(shù)問題。

本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明一種研究復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下土體管涌侵蝕規(guī)律的試驗(yàn)裝置，包括底座、圍壓室、軸向加壓器、軸向加壓桿、試樣、試樣帽、進(jìn)水管、出水管、熱縮管，其特點(diǎn)是：圍壓室設(shè)置在底座上；熱縮管設(shè)置在圍壓室的內(nèi)部，其上端設(shè)置有試樣帽，其下端與底座密封連接，其管身上設(shè)置有電阻應(yīng)變片；試樣設(shè)置在熱縮管的內(nèi)部，其與底座之間設(shè)置有卵石濾層，其與試樣帽之間設(shè)置有多孔鋼板；試樣帽具有漏槽和試樣帽出水管道，該試樣帽出水管道的一端與漏槽的出口相連，另一端與試樣帽外的出水管相連，該出水管的末端設(shè)置有量杯；進(jìn)水管一端穿過底座與卵石濾層相連，另一端連接有滲流加壓器；進(jìn)水管與出水管上均設(shè)置有水壓力傳感器；軸向加壓器設(shè)置在圍壓室的外部；軸向加壓桿一端穿過圍壓室的頂端并與軸向加壓器頂部連接，另一端與試樣帽頂部接觸。

進(jìn)一步地，所述多孔鋼板上的通孔孔徑為5mm。

進(jìn)一步地，所述試樣帽上的漏槽的出口直徑和試樣帽出水管道的直徑均為5mm。

進(jìn)一步地，所述出水管為硬塑料管，其管徑為5mm。

進(jìn)一步地，所述出水管通過螺紋閥門與試樣帽出水管道連接。

進(jìn)一步地，所述裝置還包括圍壓加壓器、位移傳感器和應(yīng)變數(shù)據(jù)采集器；所述的圍壓加壓器通過管路穿過底座并與圍壓室連通；所述位移傳感器設(shè)置在圍壓室的頂端；所述應(yīng)變數(shù)據(jù)采集器與電阻應(yīng)變片連接。

本發(fā)明提供的試驗(yàn)裝置能夠考慮堤基內(nèi)土體所受的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)，同時(shí)該裝置施加豎直向上的滲流，進(jìn)水管與出水管均與圍壓室外的水壓力傳感器連接，能夠較準(zhǔn)確的測(cè)量滲流作用下土體侵蝕過程中的水壓力變化情況，應(yīng)變數(shù)據(jù)采集器和位移傳感器能夠監(jiān)測(cè)處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的土體在侵蝕過程中，土體變形的動(dòng)態(tài)變化過程，本發(fā)明能夠很好地研究管涌口下部和帷幕下游側(cè)土體在豎直向上的滲流作用下，土顆粒的運(yùn)移規(guī)律，為全面認(rèn)識(shí)管涌的發(fā)展機(jī)理提供了理論依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的所述試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所述多孔鋼板的平面示意圖；

圖3為本發(fā)明所述試樣帽的正視示意圖；

圖4為本發(fā)明所述試樣帽的側(cè)視示意圖；

圖5為本發(fā)明所述試樣帽的俯視示意圖；

圖中1.底座，2.圍壓室，3.軸向加壓器，4.軸向加壓桿，5.試樣，6.卵石濾層，7.多孔鋼板，8.試樣帽，9.進(jìn)水管，10.出水管，11.量杯，12.水壓力傳感器,13.電阻應(yīng)變片，14.熱縮管，15.漏槽，16.試樣帽出水管道，17.滲流加壓器，18.圍壓加壓器，19.應(yīng)變數(shù)據(jù)采集器，20.位移傳感器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1至圖5所示，本發(fā)明一種研究復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下土體管涌侵蝕規(guī)律的試驗(yàn)裝置，包括底座1、圍壓室2、軸向加壓器3、軸向加壓桿4、試樣5、試樣帽8、進(jìn)水管9、出水管10和熱縮管14，其特點(diǎn)是：所述圍壓室2設(shè)置在底座1上；所述熱縮管14設(shè)置在圍壓室2的內(nèi)部，其上端設(shè)置有試樣帽8，其下端與底座1密封連接，其管身上設(shè)置有電阻應(yīng)變片13；所述試樣5設(shè)置在熱縮管14的內(nèi)部，其與底座1之間設(shè)置有卵石濾層6，其與試樣帽8之間設(shè)置有多孔鋼板7；所述試樣帽8具有漏槽15和試樣帽出水管道16，該試樣帽出水管道16的一端與漏槽15的出口相連，另一端與試樣帽8外的出水管10相連，該出水管10的末端設(shè)置有量杯11；所述進(jìn)水管9一端穿過底座1與卵石濾層6相連通，另一端連接有滲流加壓器17；所述進(jìn)水管9與出水管10上均設(shè)置有水壓力傳感器12；所述軸向加壓器3設(shè)置在圍壓室2的外部；軸向加壓桿4一端穿過圍壓室2的頂端并與軸向加壓器3頂部連接，另一端與試樣帽8頂部接觸。

本實(shí)施例中所述多孔鋼板7上的通孔孔徑為5mm，這樣設(shè)置的好處在于可以防止顆粒在多孔鋼板7處發(fā)生堵塞，從而影響顆粒的涌出。

本實(shí)施例中所述試樣帽8上的漏槽15的出口直徑和試樣帽出水管道16的直徑均為5mm，這樣設(shè)置的好處在于可以有效防止顆粒在帶出過程中發(fā)生堵塞的情況。

本實(shí)施例中所述出水管10為硬塑料管，可以有效防止在加壓時(shí)圍壓室2內(nèi)大的水壓力將出水管10擠壓變形，使顆粒在管內(nèi)堵塞，從而影響試驗(yàn)結(jié)果，出水管10的管徑設(shè)置為5mm，可以有效確保涌出的顆粒通過管道時(shí)被帶出圍壓室2外。

本實(shí)施例中所述出水管10通過螺紋閥門與試樣帽出水管道16連接，使用螺紋閥門可以確保管道連接的質(zhì)量，進(jìn)而保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本實(shí)施例中所述該試驗(yàn)裝置還包括圍壓加壓器18、位移傳感器20和應(yīng)變數(shù)據(jù)采集器19；所述的圍壓加壓器18通過管路穿過底座1并與圍壓室2連通；所述位移傳感器20設(shè)置在圍壓室2的頂端；所述應(yīng)變數(shù)據(jù)采集器19與電阻應(yīng)變片13連接。該裝置中設(shè)置圍壓加壓器18可以為圍壓室2提供壓力，設(shè)置位移傳感器20和應(yīng)變數(shù)據(jù)采集器19能夠監(jiān)測(cè)處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的土體在侵蝕過程中，土體變形的動(dòng)態(tài)變化過程。

本發(fā)明所述一種研究復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下土體管涌侵蝕規(guī)律的試驗(yàn)裝置的工作原理如下：

通過本發(fā)明所述試驗(yàn)裝置可以對(duì)試樣5施加圍壓和偏壓來模擬土體所受的真實(shí)應(yīng)力狀態(tài)，漏槽15和試樣帽出水管道16設(shè)置在試樣帽8上，通過硬塑料出水管10與圍壓室2外的測(cè)量裝置(即量杯11)和水壓力傳感器12相連，進(jìn)水管9的進(jìn)水口與卵石濾層6連通設(shè)置在試樣5底部，可以模擬土體所受的豎直向上的滲流。試驗(yàn)時(shí)通過滲流加壓器17逐級(jí)增加滲流力使試樣5發(fā)生滲透變形，并通過應(yīng)變數(shù)據(jù)采集器19、位移傳感器20以及量杯11等記錄不同滲流下土體侵蝕過程中的水壓力變化情況和土體的變形情況，最終得到復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下管涌的侵蝕規(guī)律和發(fā)展機(jī)理，為預(yù)報(bào)和治理實(shí)際工程中的管涌險(xiǎn)情提供有效的技術(shù)支持和理論依據(jù)。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。