CN102608290B - 可以模拟土体上覆压力的大尺度管涌试验装置及测试方法 - Google Patents
可以模拟土体上覆压力的大尺度管涌试验装置及测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102608290B CN102608290B CN201210057729.3A CN201210057729A CN102608290B CN 102608290 B CN102608290 B CN 102608290B CN 201210057729 A CN201210057729 A CN 201210057729A CN 102608290 B CN102608290 B CN 102608290B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- pressure
- water
- buffer zone
- piping
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000002689 soil Substances 0.000 title abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 61
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 11
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 claims 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 2
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可以模拟土体上覆压力的大尺度管涌试验装置，包括试样箱、变水头水箱、进水管、渗压计、出水管和浊度仪，试样箱通过上游多孔板和下游多孔板分隔为上游缓冲区、试样区和下游缓冲区，试样设置在试样区中；变水头水箱通过所述进水管与试样箱的上游缓冲区进水口连接；渗压计为多个，按照需要设置在所述试样中；出水管设置在所述下游缓冲区的出水口处，浊度仪设置在出水管上；试样的上表面设置有可上下滑动的钢垫板，钢垫板的上部设有安全气囊，安全气囊通过管路与压力源连接，管路上设置有调压阀。本发明装置综合了已有管涌试验装置的优点，能够真实模拟承受上覆压力的大尺度试样在渗流应力耦合作用下的管涌发展过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种可以模拟土体上覆压力的大尺度管涌试验装置及测试方法。
背景技术
管涌是一种十分重要的堤坝渗透破坏形式，开展堤坝管涌机理的相关研究，是岩土工程和水利水电工程领域亟待解决的应用基础性研究课题，对保障沿岸居民生命财产安全和城市经济的可持续发展具有十分重要的意义。
管涌是一种涉及孔隙水渗流、可动细颗粒侵蚀运移、多孔介质变形等众多复杂力学行为的多相多场耦合现象，应力状态及细颗粒流失对管涌发展过程具有重要影响。但是常规水槽管涌试验装置无法考虑土体所处的应力状态对管涌发展过程的影响，而三轴类管涌试验装置模型尺寸太小，存在较大的尺寸效应，无法正确地反映土体管涌发展的实际过程。因此，研究成果无法全面客观地揭示管涌的发展机理。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种考虑土体上覆压力对其管涌发展过程影响的大尺度管涌试验装置及测试方法。
技术方案：本发明所述的管涌试验装置，包括试样箱、变水头水箱、进水管、渗压计、出水管和浊度仪，所述试样箱通过上游多孔板和下游多孔板分隔为上游缓冲区、试样区和下游缓冲区，试样设置在试样区中；所述变水头水箱通过所述进水管与所述试样箱的上游缓冲区进水口连接；所述渗压计为多个，按照需要设置在所述试样中；所述出水管设置在所述下游缓冲区的出水口处，所述浊度仪设置在所述出水管上；其特征在于：所述试样的上表面设置有可上下滑动的钢垫板，所述钢垫板的上部设有安全气囊，所述安全气囊通过管路与压力源连接，管路上设置有调压阀。
进一步地，为了便于控制进水，所述进水管上设置有进水阀。
进一步地，为了便于控制出水，所述出水管上设置有出水阀。
所述上游多孔板和下游多孔板的孔径均为2mm。
利用本发明所述管涌试样装置进行测试的方法，包括如下步骤：
（1）试样制备与饱和：按照设计干密度，分3～4层填筑试样，填筑过程中，按照需要预埋设渗压计；关闭出水阀，调整变水头装置至低水头位置，缓慢饱和试样；
（2）施加上覆压力：打开压力源，通过调节调压阀，控制进入安全气囊的气压值，通过可上下滑动的钢垫板将压力传递给试样；
（3）施加渗透压力：调节变水头水箱，逐级加大渗透压力，利用渗压计监测试样内部孔隙水压力的分布，利用浊度仪实时监测可动细颗粒流失量。
测试时，水流通过进水管、进水阀、上游多孔板进入试样；压力源中的高压气体通过调压阀进入安全气囊，安全气囊的压力通过其下覆的可上下滑动的钢垫板传递给试样。在渗流、上覆压力的耦合作用下，试样内部的可动细颗粒跟随渗流，穿过下游多孔板，进入出水管，通过浊度仪、出水阀后流出，试验过程中位于试样内部的渗压计实时监测试样孔隙水压力的变化，浊度仪实时监测可动细颗粒流失量。
有益效果：本发明提供的管涌试验装置可以模拟土体在上覆压力及渗流耦合作用下管涌发展过程，浊度仪实现了管涌发展过程中可动细颗粒流失量的实时监测。本发明装置不仅弥补了已有三轴类管涌试验装置测试结果存在明显尺寸效应的不足，并且对常规水槽管涌试验装置无法考虑土体上覆压力这一缺陷进行了有效地改进，将为全面客观地研究管涌发展机理提供重要的技术支持。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：如图1、2所示，本发明管涌试验装置，包括试样箱1、变水头水箱2、进水管3、渗压计4、出水管5和浊度仪6，所述试样箱1通过上游多孔板7和下游多孔板8分隔为上游缓冲区1-1、试样区1-2和下游缓冲区1-3，试样设置在试样区1-2中；所述变水头水箱2通过所述进水管3与所述试样箱1的上游缓冲区1-1进水口连接；所述渗压计4为多个，按照需要设置在所述试样中；所述出水管5设置在所述下游缓冲区1-3的出水口处，所述浊度仪6设置在所述出水管5上；所述试样的上表面设置有可上下滑动的钢垫板9，所述钢垫板9的上部设有安全气囊10，所述安全气囊10通过管路与压力源11连接，管路上设置有调压阀12。所述进水管3上设置有进水阀13。所述出水管5上设置有出水阀14。所述上游多孔板7和下游多孔板8的孔径均为2mm。
本发明中，利用安全气囊和可上下滑动的钢垫板，实现对土体上覆压力的模拟。安全气囊与调压阀连接，调压阀与压力源连接，可通过调压阀调节控制输入安全气囊的气压，安全气囊的气压通过可自由滑动的钢垫板将压力传递给试样。利用浊度仪实时监测管涌发展过程中可动细颗粒的流失量。浊度仪可根据水中可动细颗粒所产生的光的散射程度的不同，实时监测水中可动细颗粒的含量。
利用本发明所述管涌试样装置进行测试的方法，包括如下步骤：
（1）试样制备与饱和：按照设计干密度，分3～4层填筑试样，填筑过程中，按照需要预埋设渗压计；关闭出水阀，调整变水头装置至低水头位置，缓慢饱和试样；
（2）施加上覆压力：打开压力源，通过调节调压阀，控制进入安全气囊的气压值，通过可上下滑动的钢垫板将压力传递给试样；
（3）施加渗透压力：调节变水头水箱，逐级加大渗透压力，利用渗压计监测试样内部孔隙水压力的分布，利用浊度仪实时监测可动细颗粒流失量。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (1)
1. 一种利用管涌试验装置进行测试的方法，其特征在于：装置包括试样箱、变水头水箱、进水管、渗压计、出水管和浊度仪，所述试样箱通过上游多孔板和下游多孔板分隔为上游缓冲区、试样区和下游缓冲区，试样设置在试样区中；所述变水头水箱通过所述进水管与所述试样箱的上游缓冲区进水口连接；所述渗压计为多个，按照需要设置在所述试样中；所述出水管设置在所述下游缓冲区的出水口处，所述浊度仪设置在所述出水管上；其特征在于：所述试样的上表面设置有可上下滑动的钢垫板，所述钢垫板的上部设有安全气囊，所述安全气囊通过管路与压力源连接，管路上设置有调压阀；
测试的方法包括如下步骤：
（1）试样制备与饱和：按照设计干密度，分3～4层填筑试样，填筑过程中，按照需要预埋设渗压计；关闭出水阀，调整变水头装置至低水头位置，缓慢饱和试样；
（2）施加上覆压力：打开压力源，通过调节调压阀，控制进入安全气囊的气压值，通过可上下滑动的钢垫板将压力传递给试样；
（3）施加渗透压力：调节变水头水箱，逐级加大渗透压力，利用渗压计监测试样内部孔隙水压力的分布，利用浊度仪实时监测可动细颗粒流失量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210057729.3A CN102608290B (zh) | 2012-03-07 | 2012-03-07 | 可以模拟土体上覆压力的大尺度管涌试验装置及测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210057729.3A CN102608290B (zh) | 2012-03-07 | 2012-03-07 | 可以模拟土体上覆压力的大尺度管涌试验装置及测试方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102608290A CN102608290A (zh) | 2012-07-25 |
| CN102608290B true CN102608290B (zh) | 2014-09-10 |
Family
ID=46525830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210057729.3A Expired - Fee Related CN102608290B (zh) | 2012-03-07 | 2012-03-07 | 可以模拟土体上覆压力的大尺度管涌试验装置及测试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102608290B (zh) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103018424B (zh) * | 2012-12-11 | 2015-02-11 | 重庆交通大学 | 管涌临界水力梯度与颗粒流失率室内联合测定装置及方法 |
| CN103115721B (zh) * | 2013-02-05 | 2015-02-04 | 广东水电二局股份有限公司 | 一种盾构管片外侧渗压计的埋设装置及其安装方法 |
| CN103114552B (zh) * | 2013-03-20 | 2015-02-04 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种用于模拟管涌溃坝试验的土石坝 |
| CN103114553B (zh) * | 2013-03-20 | 2015-02-04 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种土石坝管涌溃决现场试验方法 |
| CN103293286B (zh) * | 2013-06-24 | 2015-08-19 | 重庆交通大学 | 土体相变-本构耦合规律测试测试装置及方法 |
| CN105784924B (zh) * | 2014-12-26 | 2018-02-13 | 核工业北京地质研究院 | 一种用于缓冲材料试验台架的液/气量测收集系统 |
| CN105092798B (zh) * | 2015-09-07 | 2017-08-22 | 济南轨道交通集团有限公司 | 一种模拟变水头透水土层潜水地层室内回灌系统及试验方法 |
| CN105862933B (zh) * | 2016-04-01 | 2017-11-17 | 浙江大学 | 动态承压水作用的地基模型试验装置 |
| CN106383217B (zh) * | 2016-08-23 | 2018-04-13 | 贵州理工学院 | 一种测试土体破坏流失的临界水动力条件的方法及装置 |
| CN106644841B (zh) * | 2017-02-22 | 2023-10-03 | 辽宁工程技术大学 | 一种研究地下建筑工程管涌现象的模拟试验装置 |
| CN107389520A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-11-24 | 榆林学院 | 用于渗透试验的可施加压应力的装置及其使用方法 |
| CN107346620B (zh) * | 2017-08-16 | 2023-07-28 | 党卫东 | 一种土方坍塌体验装置及使用方法 |
| CN107884326A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-04-06 | 河海大学 | 一种模拟土体管涌破坏发展过程的试验装置和试验方法 |
| CN113155698B (zh) * | 2021-04-06 | 2022-09-13 | 长江水利委员会长江科学院 | 大型堤防管涌险情演化机理物理模拟装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102277850A (zh) * | 2011-05-05 | 2011-12-14 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 堤防工程砂土管涌破坏发展过程模型试验装置 |
| CN102353625A (zh) * | 2011-08-31 | 2012-02-15 | 中国石油大学(北京) | 渗流力学实验中水测覆压孔隙度的测定方法 |
-
2012
- 2012-03-07 CN CN201210057729.3A patent/CN102608290B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102277850A (zh) * | 2011-05-05 | 2011-12-14 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 堤防工程砂土管涌破坏发展过程模型试验装置 |
| CN102353625A (zh) * | 2011-08-31 | 2012-02-15 | 中国石油大学(北京) | 渗流力学实验中水测覆压孔隙度的测定方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 对管涌机理的新认识;罗玉龙 等;《岩土工程学报》;20111231;第33卷(第12期);1895-1902 * |
| 罗玉龙 等.对管涌机理的新认识.《岩土工程学报》.2011,第33卷(第12期),1895-1902. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102608290A (zh) | 2012-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102608290B (zh) | 可以模拟土体上覆压力的大尺度管涌试验装置及测试方法 | |
| Deng et al. | A method for simulating the release of natural gas from the rupture of high-pressure pipelines in any terrain | |
| CN101871876B (zh) | 可视化多功能裂隙渗流模拟实验台 | |
| CN102636425A (zh) | 一种轻便多功能岩土体渗流实验台 | |
| CN101793889B (zh) | 坝下过饱和总溶解气体产生与气泡尺寸关系的实验装置 | |
| CN103971577A (zh) | Co2置换开采天然气水合物试验模拟装置 | |
| CN103743542A (zh) | 评估多孔仿生射流表面减阻效果的试验装置及方法 | |
| Zhang et al. | Pore-scale investigation on methane hydrate formation and plugging under gas–water flow conditions in a micromodel | |
| CN108505987A (zh) | 一种气藏不同裂缝分布模式水侵实验装置及方法 | |
| CN106644841B (zh) | 一种研究地下建筑工程管涌现象的模拟试验装置 | |
| CN103698104B (zh) | 模块化减阻水压裂液减阻、携砂性能测试及评价装置 | |
| CN204177704U (zh) | 一种高温高压减阻剂评价装置 | |
| CN105952424A (zh) | 一种超临界水驱油模拟装置及方法 | |
| CN103575502A (zh) | 一种仿生射流表面流体摩擦阻力测试装置及减阻效果评价方法 | |
| CN102654046A (zh) | 顶部注空气重力辅助驱采油二维物理模拟实验系统 | |
| CN107271644A (zh) | 一种co2驱原油分离发泡性能测试装置及方法 | |
| CN102654045A (zh) | 顶部注空气重力辅助驱采油一维物理模拟实验系统 | |
| CN103440813A (zh) | 一种配有气泡发生器的模拟深海综合实验台及其使用方法 | |
| CN103743541B (zh) | 评估仿生非光滑表面减阻效果的试验装置及方法 | |
| CN103114851A (zh) | 不同裂隙发育煤层产气贡献能力大小测试装置 | |
| CN105548465B (zh) | 一种驱油用泡沫性能的在线检测装置 | |
| CN105548180B (zh) | 一种驱油用泡沫性能的在线检测方法 | |
| CN106601106A (zh) | 一种水库滑坡物理模型试验系统及方法 | |
| CN206177778U (zh) | 一种研究多孔介质全区域渗流机制的渗透装置 | |
| CN104155218A (zh) | 多级加压式水体污染物在淤泥土层中迁移模拟试验装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140910 |