CN110672489A - 一种测量土体参数的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量土体参数的实验装置，属于地下水研究以及渗流沉降试验设计领域,包括供水组件，侧限柱，沉降板，水压力传感器、位移传感器、水量记录天平，溢流槽和固定组件。侧限柱顶部与底部密封。供水组件与侧限柱连接，侧限柱上设置有水压力传感器；所述沉降板位于侧限柱内部，在竖直方向自由移动，所述位移传感器与所述沉降板连接。溢流槽与设置在侧限柱底部的总排水口连接，溢流槽与固定组件可移动连接。溢流槽不低于侧限柱底部。水量记录天平与所述溢流槽连接。本发明可以更加准确的测量土体内部参数，并进行连续监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量土体参数的实验装置，属于地下水研究以及渗流沉降试验设计领域。
背景技术
饱和弹塑性材料在具有水头差或抽取孔隙水的情况下，会产生沉降变形。地下水属于可循环利用的资源，如果地下水的开采量小于其补给量，开采消耗的地下水是可以得到补给而再生的，但如果地下水的开采量超过了开采条件下的补给量，就会引起地下水位的降低。对于饱和土体，当存在一个水头差时，孔隙水逐渐排出，根据有效应力原理，材料中应力由孔隙水压力和有效应力两部分组成，随着孔隙水的减少，孔隙水压力逐步由土体骨架的有效应力承担，最终产生材料的沉降变形。
在渗流固结计算中，通常都是通过室内试验测定土体的一系列参数，通过Terzaghi一维渗流固结理论，代入微分方程中进行求解。但是传统的固结仪以及计算模式都忽略了参数的非均质性，这使得计算结果与试验数据具有较大的偏差。现有的测量装置由于埋设在土中的沉降板具有一定的厚度且不可压缩，在试验过程中，都会对传感器的读数造成一定的误差和影响，同时也会使得土体的厚度难以准确测量。
发明内容
本发明是提供一种测量土体参数的实验装置，可以更加准确的测量土体内部参数，并进行连续监测。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种测量土体参数的实验装置，包括供水组件，侧限柱，沉降板，水压力传感器、位移传感器、水量记录天平，溢流槽和固定组件；所述侧限柱顶部与底部密封，所述供水组件与侧限柱连接，所述侧限柱上设置有水压力传感器；所述沉降板位于侧限柱内部，在竖直方向自由移动，所述位移传感器与所述沉降板连接；所述溢流槽与设置在侧限柱底部的总排水口连接，所述溢流槽不低于侧限柱底部；水量记录天平与所述溢流槽连接。
进一步地，所述侧限柱从顶部至底部依次设置有多个排水口，所述水压传感器与排水口一一对称设置。
进一步地，所述固定组件包括支撑柱，承重梁和底座，所述支撑柱位于承重梁和底座之间；所述侧限柱位于底座上方，所述供水组件位于承重梁上。
进一步地，所述底座内设置有排线板和路由器，所述排线板与水压力传感器，位移传感器通信连接。
进一步地，所述侧限柱顶部设置有上密封盘，底部设置有下密封盘。
进一步地，所述上密封盘上设置有进水口，供水组件通过进水口与侧限柱连接。
进一步地，所述沉降板设置有多个，每层填充土体对应设置一个沉降板。
进一步地，所述供水组件包括恒压泵和水箱。
进一步地，所述溢流槽与固定组件可移动连接。
进一步地，所述侧限柱底部设置有反滤层，反滤层下部设置有尼龙网。
本发明通过设置多个沉降板和位移传感器来测量多土层的沉降量，进而可研究土体内部参数的非均质性。通过恒压泵对侧限柱内土体上边界进行界定，同时通过可以移动的溢流槽调节土体下边界，形成一个可变化水头差，并运用位移传感器和水压力传感器直接测量并记录，使得参数的读取更为精准。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种测量土体参数的实验装置的结构示意图；
图2显示了本发明实施例中侧限柱的结构示意图。
其中：1-恒压泵、2-水箱、3-承重梁、4-位移传感器、5-二号进水口、6-一号沉降板、7-水压力传感器、8-传感器预留口、9-连接线路、10-侧限柱、11-反滤层、12-下密封盘、13-一号进水口、14-上密封盘、15-支撑柱、16-排水口、17-阀门、18-二号沉降板、19-总排水口、20-排线板、21-路由器、22-仪器底座、23-电脑、24-溢流槽、25-水量记录天平、26-脚座。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的实质，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的阐述。
本发明属于地下水研究以及渗流沉降试验设计领域，尤其适用于饱和土体沉降过程中内部参数的测量，具体实施例结构如图1所示，包括恒压泵1、水箱2、位移传感器4、一号沉降板6、水压力传感器7、侧限柱10、二号沉降板18、溢流槽24、水量记录天平25和固定组件。恒压泵1和水箱2为供水组件。一号沉降板6和二号沉降板18位于侧限柱10内部，且与位移传感器4连接。侧限柱10顶部设置有上密封盘14，底部设置有下密封盘12，以此来模拟饱和带与空气隔绝的环境。上密封盘14，上密封盘上设置有一号进水口13和二号进水口5，恒压泵1通过一号进水口13和二号进水口5与侧限柱10连接。通过调节恒压泵1的功率可对侧限柱10内土体上部施加一个稳定水压。下密封盘12侧面开设有总排水口19，总排水口19与溢流槽24连接。溢流槽24安装在支撑柱27上，可以根据需求调节高度，溢流槽24排出水量通过管道进入水量记录天平25。
固定组件包括承重梁3、支撑柱15和底座22，支撑柱15位于承重梁3和底座22之间。侧限柱10安装于底座22上方，恒压泵1和水箱2安装并固定在承重梁3上方。底座22内设置有排线板20和路由器21。水压力传感器7和位移传感器4均通过连接线路9与排线板20、路由器21通信连接。所测得数据通过路由器21传输并存储于电脑23。底座22下方设置有脚座26
侧限柱10竖直设置，为亚克力材料。上下密封盘与侧限柱10固定处均设有橡胶圈，并通过固定螺栓连接实现密封效果。侧限柱10底部设有反滤层11，反滤层11以不同粒径的砂砾石作为滤料。反滤层11与下密封盘12之间设有尼龙网。
如图2所示，侧限柱10从顶部至底部依次均匀设置有6个排水口16。6个传感器预留口8与排水口16对称设置且一一对应。水压力传感器7通过传感器预留口8插入侧限柱10内部。每个排水口16上均设置有阀门17。
一号沉降板6和二号沉降板18可在侧限柱10内部随填充土体在垂直方向自由移动。一号沉降板6和二号沉降板18上均连接有刚性杆，刚性杆贯穿上密封盘14与位移传感器4连接。
本发明的使用方法如下：
1. 在侧限柱10内部均匀涂抹凡士林。
2. 在侧限柱10底部下密封盘19上方铺设尼龙网，并在尼龙网上铺设反滤层11。
3. 将水压力传感器7插入传感器预留口8并密封。
4. 向侧限柱10内填充土层一，确保填充时侧限柱10内部各处容积密度相同。当土层一装填到目标高度时，水平放入二号沉降板18。
5. 向侧限柱10继续填充土层二，确保填充时侧限柱10内部各处容积密度相同。当土层二装填到目标高度时，放入一号沉降板6。
6. 将两块沉降板均通过刚性杆与位移传感器4连接。
7. 在土层二上也铺设尼龙网，防止土体流失，最后安装上密封盘14。
8. 关闭所有阀门，通过二号进水口5用真空泵对侧限柱10内土体进行真空饱和，真空12小时，然后通过一号进水口13加入煮沸后冷却的蒸馏水静置12小时，使得土层一和土层二达到充分饱和。
9. 通过一号进水口13，使侧限柱10上部充满水，打开总排水口19阀门，调整溢流槽24位置，使得土体上下水头保持一致。
10. 打开恒压泵1，设置目标功率并观察水压力传感器，当压力达到稳定后，调节并记录溢流槽24位置，溢流槽24不得低于反滤层高度。
11. 通过电脑23收集并存储位移传感器4、水压力传感器7和水量记录天平25测得的数据，得到孔隙水压力、多层材料沉降量以及释水量的数据。
12. 试验过程中可通过水压力传感器7和对应位置的排水口16测量并计算出不同位置土层的贮水率，通过位移传感器4和不同位置排水口16的释水量计算出渗透系数。
应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可有其它多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种测量土体参数的实验装置，其特征在于：包括供水组件，侧限柱，沉降板，水压力传感器、位移传感器、水量记录天平，溢流槽和固定组件；所述侧限柱顶部与底部密封，所述供水组件与侧限柱连接，所述侧限柱上设置有水压力传感器；所述沉降板位于侧限柱内部，在竖直方向自由移动，所述位移传感器与所述沉降板连接；所述溢流槽与设置在侧限柱底部的总排水口连接，所述溢流槽与固定组件可移动连接，所述溢流槽不低于侧限柱底部；水量记录天平与所述溢流槽连接。
2.根据权利要求1所述测量土体参数的实验装置，其特征在于：所述侧限柱从顶部至底部依次设置有多个排水口，所述水压传感器与排水口一一对称设置。
3.根据权利要求1所述测量土体参数的实验装置，其特征在于：所述固定组件包括支撑柱，承重梁和底座，所述支撑柱位于承重梁和底座之间；所述侧限柱位于底座上方，所述供水组件位于承重梁上。
4.根据权利要求3所述测量土体参数的实验装置，其特征在于：所述底座内设置有排线板和路由器，所述排线板与水压力传感器，位移传感器通信连接。
5.根据权利要求1所述测量土体参数的实验装置，其特征在于：所述侧限柱顶部设置有上密封盘，底部设置有下密封盘。
6.根据权利要求4所述测量土体参数的实验装置，其特征在于：所述上密封盘上设置有进水口，供水组件通过进水口与侧限柱连接。
7.根据权利要求1所述测量土体参数的实验装置，其特征在于：所述沉降板设置有多个，每层填充土体对应设置一个沉降板。
8.根据权利要求1所述测量土体参数的实验装置，其特征在于：所述供水组件包括恒压泵和水箱。
9.根据权利要求1所述测量土体参数的实验装置，其特征在于：所述溢流槽与固定组件可移动连接。
10.根据权利要求1所述测量土体参数的实验装置，其特征在于：所述侧限柱底部设置有反滤层，反滤层下部设置有尼龙网。
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| CN (1) | CN110672489A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112394021A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-02-23 | 西南交通大学 | 透水路面结构渗透系数室内测试装置 |
| CN114441406A (zh) * | 2022-01-05 | 2022-05-06 | 中交第四航务工程局有限公司 | 一种模拟基坑止水帷幕局部渗流的试验系统及其试验方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101643273A (zh) * | 2009-08-28 | 2010-02-10 | 天津市农业资源与环境研究所 | 适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的装置及方法 |
| CN105486840A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-04-13 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种固结渗透联合实验装置 |
| CN205188924U (zh) * | 2015-12-11 | 2016-04-27 | 天津城建大学 | 一种适用于室内模型箱试验的土体沉降测量装置 |
| WO2018062963A2 (ko) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | (주) 솔 | 유동 채널을 갖는 렌즈프리 cmos 광 어레이 센서 패키지 모듈의 유체흐름 특성 평가 방법 |
| CN108732331A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-11-02 | 河海大学 | 一种用于非饱和带土壤水、汽、热、盐耦合运移试验的装置 |
| CN109799325A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-05-24 | 河海大学 | 一种模拟地下承压层盐分运移规律的装置及其使用方法 |
-
2019
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101643273A (zh) * | 2009-08-28 | 2010-02-10 | 天津市农业资源与环境研究所 | 适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的装置及方法 |
| CN205188924U (zh) * | 2015-12-11 | 2016-04-27 | 天津城建大学 | 一种适用于室内模型箱试验的土体沉降测量装置 |
| CN105486840A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-04-13 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种固结渗透联合实验装置 |
| WO2018062963A2 (ko) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | (주) 솔 | 유동 채널을 갖는 렌즈프리 cmos 광 어레이 센서 패키지 모듈의 유체흐름 특성 평가 방법 |
| CN108732331A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-11-02 | 河海大学 | 一种用于非饱和带土壤水、汽、热、盐耦合运移试验的装置 |
| CN109799325A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-05-24 | 河海大学 | 一种模拟地下承压层盐分运移规律的装置及其使用方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112394021A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-02-23 | 西南交通大学 | 透水路面结构渗透系数室内测试装置 |
| CN112394021B (zh) * | 2021-01-20 | 2021-04-09 | 西南交通大学 | 透水路面结构渗透系数室内测试装置 |
| CN114441406A (zh) * | 2022-01-05 | 2022-05-06 | 中交第四航务工程局有限公司 | 一种模拟基坑止水帷幕局部渗流的试验系统及其试验方法 |
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