CN110672488A - 渗流压力对岩土强度及地应力对岩土渗透性影响实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明渗流压力对岩土强度及地应力对岩土渗透性影响实验装置,属于岩土力学测试技术领域;不同深度的地层中注浆,土体或岩体所受处的应力状态和渗透系数也不同,现有技术无法在渗透发生过程中测量岩土的强度,以及在受压状态下测量岩土的渗透系数;本发明提供一种渗流压力对岩土强度及地应力对岩土渗透性影响实验装置,试件放于试样存放装置中并用柔性材料包裹保护,水头差提供渗流压力,压力机测试岩土强度,利用压力机为试件提供压力模拟地应力,采用通过测不同渗流压力下单位时间内的流量计算渗透系数;本发明可广泛应用于岩土力学测试领域。
Description
技术领域
本发明涉及岩土力学测试技术领域,更具体的说,它涉及一种渗流压力对岩土强度及地应力对岩土渗透性影响实验装置及方法。
背景技术
随着我国的不断发展,地下空间的利用是大势所趋,但是在地下工程施工过程中经常会遇到含水地层,水的渗透作用对岩土的强度有很大的影响,如果不能准确的计算渗流压力对岩石和土体强度的影响,将会对地下工程的施工和使用带来很大的安全隐患。注浆是地下工程中土体加固的最有效方法之一,在各种注浆工程中,岩土体的渗透性决定着注浆效果。在不同深度的地层中注浆,土体或岩体所受处的应力状态不同,渗透系数也截然不同,从而对注浆效果产生很大的影响。现有技术无法在渗透发生过程中测量岩土的强度,也无法在岩土受到压力的同时测量其渗透系数。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种测试岩土的强度及渗透性的实验装置,该发明主要用于渗流发生过程中测出岩体或土体的抗压强度,以及测出岩土体压缩状态下的渗透系数。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
一种渗流压力对岩土强度及地应力对岩土渗透性影响实验装置,包括试样存放装置、压力机和控制装置,控制装置包括液压控制箱、传感器和计算机,控制装置通过压力机对试样进行加压,并接收在试验过程中压力机所获取的试验数据,压力机配置若干T型压力板,若干T型压力板设置用于渗水的通孔;试样存放装置包括有机玻璃圆筒,有机玻璃圆筒下部设置进水口,有机玻璃圆筒上部设置出水口,出水口与进水口位于有机玻璃圆筒的同侧;有机玻璃圆筒设置连接水量高度检测管的开口,连接水量高度检测管的开口与进水口处于同一高度,水量高度检测管顶端开口;有机玻璃圆筒内壁底部设置用于放置试样的T型支架,有机玻璃圆筒内设置防止试样受压变形的柔性材料,T型压力板设置在柔性材料的上方。
进一步,有机玻璃圆筒置于底座上。
进一步,同一个T型压力板的通孔的孔径相同,若干T型压力板的孔径取值范围为0.02mm~3.8mm。
进一步,水量高度检测管的管体透明,其顶端高于有机玻璃圆筒顶端50cm。
一种测试渗流压力对岩土强度影响的方法,包括以下步骤:
步骤1. 将试样存放装置放置于压力机底座上,选择孔径小于试样岩土的颗粒大小的T型压力板,试样放置在T型支架上,试样四周使用柔性材料进行包裹,并检查柔性材料的密封性和防水性。
步骤2. 通过控制装置使压力机上压头的底部与试样贴紧,从进水口缓慢注水至有机玻璃圆筒中,有机玻璃圆筒内的液面上升至出水口的位置并有水溢出,水量高度检测管内的液面保持稳定,直至在相同时间内出水口流出的水量保持相同,即为从出水口溢出的水流保持稳定流速。
步骤3. 在出水口的水流保持稳定流速的条件下,通过控制装置使压力机上压头对试样开始加压进行抗压试验,控制装置记录试验数据。
一种测试地应力对岩土渗透性影响的测量方法,包括以下步骤:
步骤1. 将试样存放装置放置于压力机底座上,选择孔径小于试样岩土的颗粒大小的T型压力板,试样放置在T型支架上,试样四周使用柔性材料进行包裹,并检查柔性材料的密封性和防水性;
步骤2. 通过控制装置使压力机上压头以恒定压力对试样加压,从进水口缓慢注水至有机玻璃圆筒中,有机玻璃圆筒中液面上升至出水口的位置并有水溢出,水量高度检测管内的液面保持稳定,直至在相同时间内出水口流出的水量保持相同,即为从出水口溢出的水流保持稳定流速,且水量高度检测管中的液面高度保持不变,测量水量高度检测管中的液面与有机玻璃圆筒中的液面高度差Δh。
步骤3. 在出水口的水流保持稳定流速的条件下,记录在一定时间H内,从出水口流出的水量V,根据试件的长度L和横截面积A,利用公式(1)计算出单位时间内通过试样的水量Q,公式(1)如下:
步骤4. 根据步骤3中所得的数据,利用公式(2)计算出试样的渗透系数,公式(2)如下:
综上所述,发明具有以下有益效果:
本发明通过压力机对试件进行加压,同时进行渗流试验,通过有机玻璃圆筒测量在所受压力下的渗透系数,从而得到试件在渗流压力下的抗压强度,利用压力机为试件提供压力模拟地应力,采用通过测不同渗流压力下单位时间内的流量计算渗透系数,本发明可广泛应用于岩土力学测试领域。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中:底座—1,进水口—2,柔性材料—3,试样—4,出水口—5,有机玻璃圆筒—6,水量高度检测管—7,压力机上压头—8,压力机底座—9,液压控制箱—10,传感器—11,计算机—12,T型压力板—13,T型支架—14。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示,一种渗流压力对岩土强度及地应力对岩土渗透性影响实验装置,包括试样存放装置、压力机和控制装置,控制装置包括液压控制箱10、传感器11和计算机12,控制装置通过压力机对试样4进行加压,并接收在试验过程中压力机所获取的试验数据,压力机可在市场上购置,控制装置对压力机的控制已经是比较成熟的技术,能够实现压力机的自动化操作,压力机配置若干T型压力板13,T型压力板13设置用于渗水的通孔,同一T型压力板13的通孔的孔径相同,T型压力板13的孔径取值范围为0.02mm~3.8mm。
试样存放装置包括有机玻璃圆筒6,有机玻璃圆筒6置于底座1上,有机玻璃圆筒6下部设置进水口2,有机玻璃圆筒6上部设置出水口5,出水口5与进水口2位于有机玻璃圆筒6的同侧;有机玻璃圆筒6上设置连接水量高度检测管7的开口,连接水量高度检测管7的开口与进水口2处于同一高度,水量高度检测管7顶端开口,水量高度检测管7的管体透明,可选用有机玻璃材质的细管作为水量高度检测管,水量高度检测管7顶端高于有机玻璃圆筒6顶端50cm;有机玻璃圆筒6内壁底部设置用于放置试样4的T型支架14,有机玻璃圆筒6内设置防止试样4受压变形的柔性材料3,柔性材料3对试样4不施加压力,柔性材料3必须防水且密封,不能有水从柔性材料3穿过,T型压力板13设置在柔性材料3的上方。
一种测试渗流压力对岩土强度影响的方法,包括以下步骤:
步骤1. 将试样存放装置放置于压力机底座9上,选择孔径小于试样岩土的颗粒大小的T型压力板13,便于在测试过程中水能够透过T型压力板13从出水口5流出,同时试样岩土不会随水流失,必要时加装比T型压力板14的通孔的孔径更小的纱布包裹T型压力板14,试样岩土实验前后不会变化,提高试验准确性;试样4放置于T型支架14上,试样4四周使用柔性材料3进行包裹,保护试样4在抗压试验过程中不会因受压变形而挤压有机玻璃圆筒6,并检查柔性材料3的密封性和防水性。
步骤2. 通过控制装置使压力机上压头8的底部与试样4贴紧,从进水口2缓慢注水至有机玻璃圆筒6中,有机玻璃圆筒6内的液面上升至出水口5的位置并有水溢出,水量高度检测管7内的液面保持稳定,直至在相同时间内出水口5流出的水量保持相同,即为从出水口5溢出的水流保持稳定流速,测试流出的水量可使用量筒或量杯等可测量液体体积的实验器皿完成流出的水量测量。
步骤3. 在出水口5的水流保持稳定流速的条件下,通过控制装置使压力机上压头8对试样4开始加压进行抗压试验,通过控制装置记录试验数据。
一种测试地应力对岩土渗透性影响的测量方法,包括以下步骤:
步骤1. 将试样存放装置放置于压力机底座9上,选择孔径小于试样岩土的颗粒大小的T型压力板13,便于在测试过程中水能够透过T型压力板13从出水口5流出,同时试样岩土不会随水流失,必要时加装比T型压力板14的通孔的孔径更小的纱布包裹T型压力板14,试样岩土实验前后不会变化,提高试验准确性;试样4放置于T型支架14上,试样4使用柔性材料3包裹,并检查柔性材料3的密封性和防水性。
步骤2. 通过控制装置使压力机上压头8以恒定压力对试样4加压,从进水口2缓慢注水至有机玻璃圆筒6中,有机玻璃圆筒6中液面上升至出水口5的位置并有水溢出,水量高度检测管7内的液面保持稳定,直至在相同时间内出水口5流出的水量保持相同,即为从出水口5溢出的水流保持稳定流速,且水量高度检测管7中的液面高度保持不变,测量水量高度检测管7中的液面与有机玻璃圆筒6中的液面高度差Δh。
步骤3. 在出水口5的水流保持稳定流速的条件下,设定测试时长H,记录在时长H内,从出水口5流出的水量V,根据试件4的长度L和横截面积A,利用公式(1)计算出单位时间内通过试样4的水量Q。
步骤4. 根据步骤3中所得的数据,利用公式(2)计算出试样4的渗透系数。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种渗流压力对岩土强度及地应力对岩土渗透性影响实验装置,包括试样存放装置、压力机和控制装置,控制装置包括液压控制箱(10)、传感器(11)和计算机(12),控制装置通过压力机对试样(4)进行加压,并接收在试验过程中压力机所获取的试验数据,压力机配置若干T型压力板(13),其特征在于:所述若干T型压力板(13)设置用于渗水的通孔;所述试样存放装置包括有机玻璃圆筒(6),有机玻璃圆筒(6)下部设置进水口(2),有机玻璃圆筒(6)上部设置出水口(5),出水口(5)与进水口(2)位于有机玻璃圆筒(6)的同侧;所述有机玻璃圆筒(6)设置连接水量高度检测管(7)的开口,连接水量高度检测管(7)的开口与进水口(2)处于同一高度,水量高度检测管(7)顶端开口;所述有机玻璃圆筒(6)内壁底部设置用于放置试样(4)的T型支架(14),有机玻璃圆筒(6)内设置防止试样(4)受压变形的柔性材料(3),T型压力板(13)设置在柔性材料(3)的上方。
2.根据权利要求1所述的渗流压力对岩土强度及地应力对岩土渗透性影响实验装置,其特征在于:所述有机玻璃圆筒(6)置于底座(1)上。
3.根据权利要求1所述的渗流压力对岩土强度及地应力对岩土渗透性影响实验装置,其特征在于:所述同一个T型压力板(13)的通孔的孔径相同。
4.根据权利要求3所述的渗流压力对岩土强度及地应力对岩土渗透性影响实验装置,其特征在于:所述若干T型压力板(13)的孔径取值范围为0.02mm~3.8mm。
5.根据权利要求1所述的渗流压力对岩土强度及地应力对岩土渗透性影响实验装置,其特征在于:所述水量高度检测管(7)的管体透明,其顶端高于有机玻璃圆筒(6)顶端50cm。
6.一种测试渗流压力对岩土强度影响的方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1. 将试样存放装置放置于压力机底座(9)上,选择孔径小于试样岩土的颗粒大小的T型压力板(13),试样(4)放置在T型支架(14)上,试样(4)四周使用柔性材料(3)进行包裹,并检查柔性材料(3)的密封性和防水性;
步骤2. 通过控制装置使压力机上压头(8)的底部与试样(4)贴紧,从进水口(2)缓慢注水至有机玻璃圆筒(6)中,有机玻璃圆筒(6)内的液面上升至出水口(5)的位置并有水溢出,水量高度检测管(7)内的液面保持稳定,直至在相同时间内出水口(5)流出的水量保持相同,即为从出水口(5)溢出的水流保持稳定流速;
步骤3. 在出水口(5)的水流保持稳定流速的条件下,通过控制装置使压力机上压头(8)对试样(4)开始加压进行抗压试验,控制装置记录试验数据。
7.一种测试地应力对岩土渗透性影响的测量方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1. 将试样存放装置放置于压力机底座(9)上,选择孔径小于试样岩土的颗粒大小的T型压力板(13),试样(4)放置在T型支架(14)上,试样(4)四周使用柔性材料(3)进行包裹,并检查柔性材料(3)的密封性和防水性;
步骤2. 通过控制装置使压力机上压头(8)以恒定压力对试样(4)加压,从进水口(2)缓慢注水至有机玻璃圆筒(6)中,有机玻璃圆筒(6)中液面上升至出水口(5)的位置并有水溢出,水量高度检测管(7)内的液面保持稳定,直至在相同时间内出水口(5)流出的水量保持相同,即为从出水口(5)溢出的水流保持稳定流速,且水量高度检测管(7)中的液面高度保持不变,测量水量高度检测管(7)中的液面与有机玻璃圆筒(6)中的液面高度差Δh;
步骤3. 在出水口(5)的水流保持稳定流速的条件下,记录在一定时间H内,从出水口(5)流出的水量V,根据试件(4)的长度L和横截面积A,利用公式(1)计算出单位时间内通过试样(4)的水量Q,公式(1)如下:
步骤4. 根据步骤3中所得的数据,利用公式(2)计算出试样(4)的渗透系数,公式(2)如下:
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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