CN109883869B - 采用便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪进行的一维固结和冲刷试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪，包括基座，顶升装置的推顶头上设置有容器，试样上端和下端分别设有上透水石和下透水石，上透水石上设有金属盖板，支架上固定有带圆形托盘的顶杆，可在圆形托盘加砝码来进行应力控制的一维加载试验，顶杆上设置有压力表，顶盖板上设置有位移计，容器带有与其内腔导通的进水口和出水口，进水口、循环泵、蓄水器和出水口通过导管连接。并且还提供了采用上述试验仪进行的受污染物侵蚀土样的应变控制和应力控制的一维固结试验和冲刷试验方法。该试验仪和试验方法能够通过采用原始被污染水体中的原状水进行循环，模拟水体的流速和温度，使原状土样在试验仪中获得更加精确的固结试验和冲刷试验数据。

Description

采用便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪进行的一维固结和 冲刷试验方法

技术领域

本发明涉及一种采用便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪进行的一维固结和冲刷试验方法。

背景技术

目前，土壤受力复杂，其力学特性需要考虑的污染物侵蚀和温度的耦合影响，但是，传统固结仪并未考虑此影响，传统固结仪普遍只包括基座，基座上设置有容器，容器中设置有试样盒，试样的上端和下端分别设置有上透水石和下透水石，上透水石设有金属盖板，金属盖板上连接一支架，顶杆上同时设置有压力表，所述顶盖板上设置有位移表，位移计的顶针顶在压盖上。但是这种传统固结仪无法测试水流及污染物对土体侵蚀冲刷的影响，污染物侵蚀和温度的影响未得到清晰的认识，会影响到土体的承载力和沉降的计算和设计，严重阻碍岩土工程技术领域的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪，该试验仪能够通过模拟原始水体的流速、温度和水体成分获得更加精确的固结试验数据和冲刷试验数据。本发明所要解决的技术问题还包括提供一种采用上述便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪进行的固结和冲刷试验方法。

为此，本发明提供的便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪，包括基座,基座上架设有支架，支架上部设置有顶盖板，基座上设置有顶升装置，利用顶升装置可进行应变控制的一维加载试验，顶升装置的推顶头上设置有容器，容器中设置有方形试样盒，方形试样盒可装试样，试样的上端和下端分别设置有上透水石和下透水石，上透水石上设置有金属顶板，顶板上设有支架，所述支架上固定有带圆形托盘的顶杆，可在圆形托盘加砝码来进行应力控制的一维加载试验，顶杆上设置有压力表，顶杆下端对准上透水石，所述顶盖板上设置有位移计，位移计的顶针接触在压盖上，所述容器带有与其内腔导通的进水口和出水口，所述进水口、循环泵、蓄水器和出水口通过导管连接。

本发明还提供了采用上述便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪进行的一维固结和冲刷试验方法，包括以下步骤：

A、采用所述方形试样盒在现场取原状土样I，并在现场附近河流取原状水；

B、将土样Ⅰ装入方形试样盒中，并试样下端设置下透水石，在试样上端设置上透水石，注入所述原状水进行饱和浸泡；

C、首先启动循环泵和/或加热装置模拟水体的流动和水体原始环境温度，通过控制循环泵以控制水的流速，使其与原始水体中的水流速度一致，再启动顶升装置使顶杆向下顶动上透水石进行应变控制式固结试验，或关闭顶升装置，在圆形托盘上施加砝码进行应力控制式固结试验；

D、首先关闭所述顶升装置、循环泵和加热装置，并根据土样Ⅰ所在原始环境撤除右侧板中的外卡板，在右侧板的内挡板外侧设置包裹在网兜中的缓冲球，并再次启动循环泵和/或加热装置模拟水体的流动和水体原始环境温度持续一定时间，再测试土体被冲刷后的力学数据并拍摄冲刷后的土样Ⅱ形态照片；

E、结合步骤C和D所测数据对进行分析。

本发明的技术效果：

1、该便试验仪和试验方法能够通过采用原始被污染水体中的原状水进行循环，模拟水体的流速和温度，从而使原状土样在试验仪中获得更加精确的固结试验数据和冲刷试验数据；

2、试验仪兼具固结试验和冲刷试验功能，有利于保持固结试验时和冲刷试验时的水流和温度环境能够一致，进一步提升试验数据的精确性，同时简化设备，方便将设备直接携带到现场进行试验。

附图说明

图1为本发明第一种实施例提供的便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪的结构示意图，该试验仪可进行考虑温度和污染物侵蚀影响的固结试验。

图2为本发明第二种实施例提供的便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪的结构示意图，该试验仪可进行考虑温度和污染物侵蚀影响的固结试验。

图3为图2中的基座的结构平面示意图。

图4为图2中的顶板的结构平面示意图。

图5为接缝密封条和侧板端部配合处的结构剖视示意图。

图6 带圆孔和圆孔开关的侧板示意图。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，其中描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

参照图1所示，本发明第一种实施例提供的便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪，包括基座1，基座1上架设有支架2，支架2上部设置有顶盖板3，基座1上设置有顶升装置4，利用顶升装置4可进行应变控制的一维加载试验，顶升装置4的推顶头上设置有容器5，容器5中设置有方形试样盒，试样盒可装试样6，试样6的上端和下端分别设置有上透水石7和下透水石8，上透水石7上设置有金属顶板，顶板上设有支架，所述支架上固定有带圆形托盘11A的顶杆11，可在圆形托盘11A加砝码来进行应力控制的一维加载试验，顶杆11上设置有压力表12，顶杆11下端对准上透水石7，所述顶盖板3上设置有位移计13，位移计13的顶针接触在压盖10上，所述容器5带有与其内腔导通的进水口14和出水口15，所述进水口14、循环泵16、蓄水器17和出水口15通过导管连接。所述蓄水器17的壳体上包裹有加热装置，加热装置外围包裹有绝缘外壳，所述蓄水器17内带有温度传感器，所述绝缘外壳上带有显示所述温度传感器测量得到的温度数据的显示装置。

参照图1、图2所示，在上述实施例中，为了使顶升装置4和砝码在圆形托盘11A上的加载能够切换，所述顶盖板上端设置有卡箍29，卡箍29套接在顶杆11上，卡箍29一侧具有开口，开口处采用螺栓30调节松紧，螺栓30端头带有调节把手。

参照图2-6所示，本发明第二种实施例提供的便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪与第一种实施例基本相同，区别仅在于：所述容器5还配置有方形试样盒18，方形试样盒18包括四面侧板19(侧板设置有控制渗透圆孔启闭的开关装置)和底板26，底板26采用透水材料制成，一般采用带透水孔洞的圆形金属板制成底板26，底板26上带有下矩形卡槽20，所述侧板19插入下矩形卡槽20中形成侧面护板，所述侧板包括左侧板19A、右侧板19B、前侧板19C和后侧板19D，所述侧板19上端设置有顶板21，顶板21下侧面带有与所述下矩形卡槽20匹配的上矩形卡槽27，所述侧板19分别卡入上矩形卡槽27中，所述左侧板19A和右侧板19B上均设置有用于进水或出水孔的圆孔34，所述方形试样盒18装入土试样后可以拆除局部侧板19,该局部侧板19配置有不同半径及数量的圆孔34的多个侧板19用以替换，从而实现进出水量和冲刷位置的调节，进行冲刷试验，缓冲球28填充在拆除局部侧板的试样一侧，保证水流是以平面形式加载在试样的侧面，各侧板19之间采用锁接机构22固定连接，各侧板19之间设置有接缝密封条23。上述锁接机构22包括固定在各侧板外侧端部的挂钩221和弹性夹222，弹性夹22端部带有钩件用于勾在挂钩221上，所述弹性夹222勾住两侧板19的挂钩221后将两侧板19拉紧。上述接缝密封条23采用密封橡胶制成，侧板19端部呈弧面状，接缝密封条23两侧带有与侧板19端部匹配的弧面状凹槽24，两弧面状凹槽24之间具有内隔板25，接缝密封条23外侧带有外侧板26，所述侧板19端部卡入弧面状凹槽24中并夹紧所述内隔板25，所述接缝密封条23的外侧板26依靠橡胶本身具有的弹性紧贴在侧板19上，在此外侧板26就是橡胶材料制成的接缝密封条的一部分，因此具有向内夹紧在侧板19上的力。本实施例提供的便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪可以用于实施污染物影响的固结试验，也可以实施现场原位冲刷试验。

在上述实施例中，所述左侧板19A和右侧板19B均包括内挡板29和外卡板30，所述内挡板29上分布有多个通孔，所述前侧板19C和后侧板19D的两端内侧均分布有滑槽31，所述外卡板30自上而下插入滑槽31中进行固定，所述内挡板29处于外卡板30的内侧。左侧板19A的外侧设置有多个包裹在网兜32内的缓冲球28，所述右侧板19B的外卡板30和内挡板29之间设置有滤料网兜33。

本发明还提供了采用上述便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪进行的一维固结和冲刷试验方法，其特征是：包括以下步骤：

A、在水体周边采用所述环刀9取土样Ⅰ，采用所述方形试样盒取土样Ⅱ，从水体中取原状水；

B、将土样Ⅰ装入方形试样盒中，并在环刀9下端设置下透水石8，在环刀9上端设置上透水石7，注入所述原状水进行饱和浸泡；

C、首先启动循环泵和/或加热装置模拟水体的流动和水体原始环境温度，通过控制循环泵16以控制水的流速，使其与原始水体中的水流速度一致，再启动顶升装置4使顶杆向下顶动上透水石7进行应变控制式固结试验，顶升装置采用力控制，一级一级加载力；或关闭顶升装置，在圆形托盘上施加砝码进行应力控制式固结试验；

D、首先关闭所述顶升装置4、循环泵16和加热装置，并根据土样Ⅰ所在原始环境撤除右侧板中的外卡板，在右侧板的内挡板外侧设置包裹在网兜32中的缓冲球28，并再次启动循环泵和/或加热装置模拟水体的流动和水体原始环境温度持续一定时间，再测试土体被冲刷后的力学数据并拍摄冲刷后的土样Ⅱ形态照片；

E、结合步骤C和D所测数据对进行分析。

Claims (1)

1.一种采用便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪进行的一维固结和冲刷试验方法，其特征是：所述便携式污染物侵蚀影响多功能试验仪，包括基座,基座上架设有支架，支架上部设置有顶盖板，基座上设置有顶升装置，利用顶升装置可进行应变控制的一维加载试验，顶升装置的推顶头上设置有容器，容器中设置有方形试样盒，方形试样盒可装试样，试样的上端和下端分别设置有上透水石和下透水石，上透水石上设置有金属顶板，顶板上设有支架，所述支架上固定有带圆形托盘的顶杆，可在圆形托盘加砝码来进行应力控制的一维加载试验，顶杆上设置有压力表，顶杆下端对准上透水石，所述顶盖板上设置有位移计，位移计的顶针接触在压盖上，所述容器带有与其内腔导通的进水口和出水口，所述进水口、循环泵、蓄水器和出水口通过导管连接；所述蓄水器的壳体上包裹有加热装置，加热装置外围包裹有绝缘外壳，所述蓄水器内带有温度传感器，所述绝缘外壳上带有显示所述温度传感器测量得到的温度数据的显示装置；所述容器还配置有方形试样盒，方形试样盒包括四面侧板和底板，底板采用透水材料制成，底板上带有下矩形卡槽，四面的侧板插入下矩形卡槽，所述侧板上端设置有顶板，顶板下侧面带有与所述下矩形卡槽匹配的上矩形卡槽，所述侧板分别卡入上矩形卡槽中，所述侧板包括左侧板、右侧板、前侧板和后侧板，所述左侧板和右侧板上均设置有用于进水或出水孔的圆孔，所述方形试样盒装入土试样后可以拆除局部侧板,该局部侧板配置有不同半径及数量的圆孔的多个侧板用以替换，从而实现进出水量和冲刷位置的调节，进行冲刷试验，缓冲球填充在拆除局部侧板的试样一侧，保证水流是以平面形式加载在试样的侧面，各侧板之间采用锁接机构固定连接，各侧板之间设置有接缝密封条；所述左侧板和右侧板均包括内挡板和外卡板，所述内挡板上分布有多个通孔，所述前侧板和后侧板的两端内侧均分布有滑槽，所述外卡板自上而下插入滑槽中进行固定，所述内挡板处于外卡板的内侧；左侧板的外侧设置有多个包裹在网兜内的缓冲球，所述右侧板的外卡板和内挡板之间设置有滤料网兜；所述锁接机构包括固定在各侧板外侧端部的挂钩和弹性夹，弹性夹端部带有钩件用于勾在挂钩上，所述弹性夹勾住两侧板的挂钩后将两侧板拉紧；所述接缝密封条采用密封橡胶制成，侧板端部呈弧面状，接缝密封条两侧带有与侧板端部匹配的弧面状凹槽，两弧面状凹槽之间具有内隔板，接缝密封条外侧带有外侧板，所述侧板端部卡入弧面状凹槽中并夹紧所述内隔板，所述外侧板依靠橡胶本身具有的弹性紧贴在侧板上；所述顶盖板上端设置有卡箍，卡箍套接在顶杆上，卡箍一侧具有开口，开口处采用螺栓调节松紧，螺栓端头带有调节把手；

其试验方法包括以下步骤：

A、采用所述方形试样盒在现场取原状土样I，并在现场附近河流取原状水；

B、将土样Ⅰ装入方形试样盒中，并试样下端设置下透水石，在试样上端设置上透水石，注入所述原状水进行饱和浸泡；

C、首先启动循环泵和加热装置模拟水体的流动和水体原始环境温度，通过控制循环泵以控制水的流速，使其与原始水体中的水流速度一致，再启动顶升装置使顶杆向下顶动上透水石进行应变控制式固结试验，或关闭顶升装置，在圆形托盘上施加砝码进行应力控制式固结试验；

D、首先关闭所述顶升装置、循环泵和加热装置，并根据土样Ⅰ所在原始环境撤除右侧板中的外卡板，在右侧板的内挡板外侧设置包裹在网兜中的缓冲球，并再次启动循环泵和加热装置模拟水体的流动和水体原始环境温度持续一定时间，再测试土体被冲刷后的力学数据并拍摄冲刷后的土样Ⅱ形态照片；

E、结合步骤C和D所测数据对进行分析。

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