CN110514570A - 一种变压渗透实验装置 - Google Patents

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舒继森
陈涛
韩流
王识辉
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Abstract

本发明公开了一种变压渗透实验装置，钢板通过螺母固定在立柱的上方和下方；底座固定在下钢板的顶面，环腔的下部嵌入底座内，环腔内由下至上依次设有两块透水石和传压板，环腔侧面上部开设有出水孔；底座侧面开设有进水孔；液压油缸的底座与上钢板下表面固定连接，液压油缸活塞杆轴线与传压板中心线重合，液压油缸通过输油管与液压电动泵连接，电源与液压电动泵电连接；进水量筒通过软管与进水孔连通，出水量筒通过软管与出水孔连通；千分表底座吸附于上钢板的底面，千分表测头与传压板接触。本发明实验条件实现多样化，包括静态加载、静态加卸载、动态加载、动态等加载形式，能够准确模拟排土场形成过程渗透性的变化规律。

Description

一种变压渗透实验装置
技术领域
本发明涉及一种实验装置，具体涉及一种变压渗透实验装置。
背景技术
排土场的形成是散体物料层序堆载的结果，堆体的渗透性与孔隙率密切相关，随着排土场高度的增加，各排土层受到的荷载增加，但在荷载作用下堆体的孔隙率逐渐降低导致渗透性下降，进而造成排土场边坡稳定性下降。南京土壤仪器厂生产的TST-55型渗透仪用于测定变水头下粘土渗透系数，可以测定变水头下试样渗透性的变化规律。但是，该仪器不能实现不同压力下的渗透实验，而且试件尺寸较小，实验条件不满足排土场作业环境，对于排土场其形成过程中各层序受到的压力是持续变化的，这种压力的不断变化造成堆体物料孔隙度产生变化，致使堆体内部渗透路径和渗透率变化，而渗流规律的准确研究则决定着排土场边坡稳定性评价的准确性和可靠性。因此，迫切需要一种实验装置来实现排土场渗透规律的研究。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种变压渗透实验装置，符合现场作业条件，能准确测出排土场堆载过程中不同荷载下堆体的渗透性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种变压渗透实验装置，包括框架部分、测试系统、压力系统、水流部分和千分表；框架部分包括两个钢板和多根立柱，钢板通过螺母固定在立柱的上方和下方；测试系统包括环腔、两块透水石、传压板和底座，底座固定在下钢板的顶面，环腔的下部嵌入底座内，环腔内由下至上依次设有两块透水石和传压板，环腔侧面上部开设有出水孔；底座侧面开设有进水孔；压力系统包括液压油缸、液压电动泵和电源，液压油缸的底座与上钢板下表面固定连接，液压油缸活塞杆轴线与传压板中心线重合，液压油缸通过输油管与液压电动泵连接，电源与液压电动泵电连接；水流部分包括进水量筒和出水量筒，进水量筒通过软管与进水孔连通，出水量筒通过软管与出水孔连通；千分表底座吸附于上钢板的底面，千分表测头与传压板接触。
进一步的，所述的进水孔直径为5mm，与底座内部的十字型导水槽连通；所述的进水孔开设于底座侧面，进水孔轴线距离底座的底面距离为10mm。
进一步的，所述出水孔直径为5mm，开设于环腔侧面距离顶部30mm的位置；
进一步的，所述的传压板底面水平方向开设有十字型导水槽，在十字型导水槽的最外端向上在传压板侧面开设竖直半圆槽，出水孔与传压板底面的十字型导水槽和端部的竖直半圆槽孔实现水流连通。
进一步的，所述的液压电动泵包括液压油箱、电动机和防震压力表。
与现有技术相比本发明通过液压电动泵传递压力到液压油缸，液压油缸通过传压板将压力传递给试样，实验条件实现多样化，包括静态加载、静态加卸载、动态加载、动态等加载形式，能够准确模拟排土场形成过程渗透性的变化规律。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构和A-A剖面示意图；
图3为底座顶面导水槽结构图；
图4为传压板底面导水槽结构图；
图中：1、螺母，2、钢板，3、立柱，4、环腔，5、进水孔，6、出水孔，7、试样，8、传压板，9、液压油缸，10、千分表，11、输油管，12、液压电动泵，13、电源，14、进水量筒，15、水管，16、出水量筒，17、透水石，18、底座，19、十字型导水槽，20、竖直半圆槽，12-1、液压油箱，12-2、电动机，12-3、防震压力表。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图4所示，本发明包括框架部分、测试系统、压力系统、水流部分和千分表10；框架部分为包括两个钢板2和多根立柱3，钢板2通过螺母1固定在立柱3的上方和下方；测试系统包括环腔4、两块透水石17、传压板8和底座18，底座18固定在下钢板2的顶面，环腔4的下部嵌入底座18内，环腔4内由下至上依次设有两块透水石17和传压板8，传压板8底面水平方向开设有十字型导水槽19，在十字型导水槽19的最外端向上在传压板8侧面开设竖直半圆槽20，环腔4侧面上部开设有出水孔6，出水孔6直径为5mm，开设于环腔4侧面距离顶部30mm的位置，出水孔6与传压板8底面的十字型导水槽19和十字型导水槽19端部的竖直半圆槽20实现水流连通；底座18侧面开设有进水孔5，进水孔5直径为5mm，与底座18内部的十字型导水槽19连通；进水孔5开设于底座18侧面，进水孔5轴线距离底座18的底面距离为10mm；压力系统包括液压油缸9、液压电动泵12和电源13，液压油缸9的底座与上钢板2下表面固定连接，液压油缸9活塞杆轴线与传压板8中心线重合，液压油缸9通过输油管11与液压电动泵12连接，电源13与液压电动泵12电连接；水流部分包括进水量筒14和出水量筒16，进水量筒14通过软管15与进水孔5连通，出水量筒16通过软管15与出水孔6连通；千分表10底座吸附于上钢板2的底面，千分表10测头与传压板8接触。
需要对试样7进行渗透实验时，先将透水石17放入环腔4底部，接着将试样7放在透水石17上面，试样7上面再放一块透水石17，然后将传压板8放在透水石17上，接通电源13，启动液压电动泵12，电动机12-2将液压油箱12-1中的液压油通过输油管11供入液压油缸9内部供油，使液压油缸9的活塞杆伸出，对试样7施加压力，施加压力的过程中防震压力表12-3显示油液压力，持续让电动机12-2工作可以模拟排土场动态连续加载形式，需要恒压加载时，按照防震压力表12-3的示数达到设定值时，停止电动机12-2实现压力锁定；卸载时按下电动机12-2的转换按钮，利用负压原理将液压油缸9内部的液压油通过输油管11抽回油箱12-1内，完成卸荷。
恒压加载条件下的渗流实验：记录千分表10的初始读数L0，启动液压电动泵12，当防震压力表12-3达到设定的压力后进行压力锁定，记录千分表10的读数变化量ΔL，进水量筒14中注入一定量的水Q1，水从试样7渗流通过之后，从出水孔6排出，进入出水量筒16，测得出水量筒16中水量Q2，根据千分表10的读数变化，计算出渗流实验过程中试样7压缩后的体积V，进一步计算试样7的渗透率ω＝Q1-Q2/V。
连续加载条件下的渗流实验：记录千分表10的初始读数，启动液压电动泵12，当防震压力表12-3达到渗流实验加载的起始压力P0后进行压力锁定，记录千分表10的读数变化量ΔL；进一步启动液压电动泵12，间隔一定时间Δt记录一次防震压力表12-3的读数和千分表10的读数变化量ΔLi，持续记录，直至防震压力表12-3达到最终压力Pm时，停止实验，记录千分表10的读数变化量ΔLm；根据实验过程中记录的千分表10的读数变化量，分别计算出渗流实验过程中试样7压缩后的体积Vi，进一步计算渗流实验过程中试样7的渗透率ω＝Q1-Q2/V。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种变压渗透实验装置，其特征在于，包括框架部分、测试系统、压力系统、水流部分和千分表（10）；
框架部分包括两个钢板（2）和多根立柱（3），钢板（2）通过螺母（1）固定在立柱（3）的上方和下方；
测试系统包括环腔（4）、两块透水石（17）、传压板（8）和底座（18），底座（18）固定在下钢板（2）的顶面，环腔（4）的下部嵌入底座（18）内，环腔（4）内由下至上依次设有两块透水石（17）和传压板（8），环腔（4）侧面上部开设有出水孔（6）；底座（18）侧面开设有进水孔（5）；
压力系统包括液压油缸（9）、液压电动泵（12）和电源（13），液压油缸（9）的底座与上钢板（2）下表面固定连接，液压油缸（9）活塞杆轴线与传压板（8）中心线重合，液压油缸（9）通过输油管（11）与液压电动泵（12）连接，电源（13）与液压电动泵（12）电连接；
水流部分包括进水量筒（14）和出水量筒（16），进水量筒（14）通过软管（15）与进水孔（5）连通，出水量筒（16）通过软管（15）与出水孔（6）连通；
千分表（10）底座吸附于上钢板（2）的底面，千分表（10）测头与传压板（8）接触。
2.根据权利要求1所述的一种变压渗透实验装置，其特征在于，所述的进水孔（5）直径为5mm，与底座（18）内部的十字型导水槽（19）连通；所述的进水孔（5）开设于底座（18）侧面，进水孔（5）轴线距离底座（18）的底面距离为10mm。
3.根据权利要求1所述的一种变压渗透实验装置，其特征在于，所述出水孔（6）直径为5mm，开设于环腔（4）侧面距离顶部30mm的位置。
4.根据权利要求1所述的一种变压渗透实验装置，其特征在于，所述的传压板（8）底面水平方向开设有十字型导水槽（19），在十字型导水槽（19）的最外端向上在传压板（8）侧面开设竖直半圆槽（20）。
5.根据权利要求1所述的一种变压渗透实验装置，其特征在于，所述的液压电动泵（12）包括液压油箱（12-1）、电动机（12-2）和防震压力表（12-3）。
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