CN207457018U - 土工织物轴向压缩法淤堵试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于土工合成材料试验领域，尤其涉及土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，其中试样容器包括水槽、护环、环刀、透水板和试样盖，水槽中依次放入护环、透水板和试样盖，变形测量装置和轴向加压装置与试样接触接触，顶部透水板和底部透水板间设置环刀，轴向加压装置通过试样盖顶面中心的钢珠与试样盖连接。本实用新型的有益效果：通过轴向加压装置，使土样自身的水在压力作用下，带动土颗粒迁移造成土工织物的淤堵，解决了梯度比实验装置必须使用外来水源提供水力梯度，通过渗水量来读取测压管水位和计算渗透系数，测压管水位与实际水头之间存在误差，以及难以测定其在低渗透土体中的於堵等问题，还可用于测试其在特定竖向压力下的於堵特性。

Description

土工织物轴向压缩法淤堵试验装置

技术领域

本实用新型属于土工合成材料试验领域，尤其涉及土工织物轴向压缩法淤堵试验装置。

背景技术

淤堵是指土工织物工作时，土体中的小颗粒通过土工织物的过程中，聚集土工织物的表面，或者形成一层弱透水层，或者堵塞土工织物过滤通道的端部，或者滞留在土工织物内部，从而导致土工织物透水性降低。於堵通常是根据通过织物水流量的减小，以及进入织物土颗粒的增多来评估的。

一方面，随着我国港口工程、水运工程及近海工程的快速发展，大量的软土地基需要加固，软土地基具有含水量高、级配差、粘粒含量多、渗透系数低等特点，基本采用塑料排水板联合真空预压法加固。塑料排水板对加固土体起到排水、过滤和阻挡的三重作用。在真空吸力的作用下，地基中的水经过土层进入滤膜，土颗粒也在真空吸力的作用下聚集塑料排水板滤膜周围，一部分细颗粒粘附在滤膜表面，一部分细颗粒嵌在滤膜孔隙中，造成滤膜的淤堵，从而导致排水通道的失效，影响加固效果。因此，对作为滤膜的土工织物进行淤堵试验具非常重要的意义，但是在进行常规的淤堵试验时却遇到诸多问题，无法测得滤膜在软土中的淤堵特性。

另一方面，土与土工织物系统的外部条件，如周围压力，也对土工织物的淤堵有重要影响。周围压力会降低土工织物的厚度，减小其孔隙率，从而降低土工织物的渗透性，加重於堵。但是，常规的淤堵试验却无法施加特定压力，测定土工织物在一定压力下於堵的性能。

一般国际通用的於堵试验方法为梯度比法。梯度比试验20世纪70年代首先由Calhoun 提出，后由美国陆军工程师兵团采用。梯度比试验方法是於堵试验最常用的方法，有美国标准《土与土工织物系统梯度比於堵测试方法》(ASTM D5101-2006)和FHWA《土工织物工程手册》，两者方法基本一致，我国《土工合成材料测试规程》(SL/T 235-2012) 和《公路工程土工合成材料试验规程》(JTG E50-2006)规定的於堵试验方法均为梯度比法，并根据美国标准编制。

梯度比试验典型的试验装置如图7。筒体直径100mm，织物上方土样高为100mm，土样上方应有足够的空间使得水流均匀稳定。共六根测压管，测压管内径不小于3mm，接头处应设置滤层，防止土样堵塞测压管管口。

连续测读各测压管水位随时间的变化，计算水力梯度，如下式：式中i₁为土工织物上方25mm处土样的水力梯度；i₂为土工织物上方25mm～75mm处土样的水力梯度。

具体方法为：装入风干土样并饱和，调整水力梯度为1.0，测压管稳定后每小时读取一次测压管水位和渗水量，连续读取24h，如读数尚未完全稳定，可适当延长试验时间，直至稳定。再调整水力梯度为2.5、4.0及10.0，每增加一级，应等测压管读数稳定并在该水力梯度下渗流至少1.5h。水力梯度为10.0时，测压管稳定后每小时读取一次测压管水位和渗水量，连续读取24h，如读数尚未完全稳定，可适当延长试验时间，直至稳定。

梯度比值GR(Gradient ratio)用来评价织物的淤堵特性，梯度比值越大，淤堵越严重，聚集在织物表面及内部的土颗粒越多。当滤膜发生淤堵，其渗透系数变小时，滤膜及其附近的土层在渗流时的水头损失会增大，导致梯度比在数值上上升，此时GR>1；当滤膜不能起保土作用，土颗粒随渗流持续流失时，滤膜附近土层中的土样由于细颗粒流失，渗透系数变大，导致梯度比在数值上下降，即GR<1。

梯度比试验存在的问题

1)测压管读数稳定时间长。梯度比法淤堵试验中，须读取测压管水位，测压管水位指测压管中渗出水的高度。

根据达西定律，渗透水量Q＝kJAt

测压管中有高度为h的水需要的时间t＝h/(kJ)

梯度比试验的水力梯度为1时，若土体的渗透系数为10^-6cm/s(粉质粘土的渗透系数10^-6～10^-7cm/s，黏土的渗透系数更小)，织物上方25cm处的测压管高度变化1mm需要的时间不低于11.9h，织物上方75cm处的测压管高度变化1mm需要的时间不低于5.6h。另外，随着测压管水头的增加，水的渗出速度还将降低；测压管水头稳定所需时间越长，水分蒸发对其影响越大。综上所述，采用粉质粘土、黏土等渗透系数较低的土体时，梯度比法水头稳定时间长达数天，试验周期长。

2)很难准确判定测压管读数稳定。由于测压管水头变化非常缓慢，加上水分蒸发的影响，很难准确判断测压管是否稳定，若判断失误，将直接导致梯度比计算结果错误。

3)由于试验时间较长，土体中细颗粒含量较多时，测压管管口非常容易堵塞。

4)由于以上原因的存在，在同一水平高度的测压管水头常常出现数据相差较大的情况，对试验数据的选取带来一定麻烦。

5)梯度比法淤堵试验须装样后饱和土体，对于低渗透性土体，饱和速度慢，且由于土体结构强度小，入水稍快就会出现土体破坏，饱和度也不易控制，若饱和不彻底将降低渗透速度，对试验结果有明显影响。

6)试验用水依赖于外部水源，试验过程中须保持水头，试验时间较久将会造成水资源浪费。

7)梯度比法淤堵试验仪每次只能测试一个试样，每小时读数一次，测压管24h内能稳定时读数次数为51次。梯度比法淤堵试验，读数频次高，劳动效率低。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种土工织物轴向压缩法淤堵试验装置。

本实用新型的技术方案：土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，包括试样容器、变形测量装置和轴向加压装置，其特征在于，所述试样容器包括水槽、护环、环刀、透水板和试样盖，所述水槽内依次设置有护环、透水板、环刀和试样盖，所述变形测量装置和所述轴向加压装置与所述试样盖接触；

所述透水板包括顶部透水板和底部透水板，所述顶部透水板和所述底部透水板间设置环刀，所述护环内由下至上依次设置底部透水板、环刀、顶部透水板和试样盖，所述环刀内设置试样，所述试样包括从下到上依次设置的底部土工织物、土样、顶部土工织物，所述环刀内径大于等于79.8mm，所述护环、所述环刀、所述试样、所述透水板和所述试样盖的尺寸相匹配。

进一步地，所述试样盖顶面中心设有钢珠，所述轴向加压装置通过钢珠与所述试样盖接触连接；所述水槽底部设有浅凹槽，用于放置所述护环，所述护环的底部设置泄流口，用做水的流通通道；

所述浅凹槽内沿的直径小于护环内径，所述浅凹槽外沿的直径大于护环外径。

进一步地，所述变形测量装置包括百分表和表架，所述表架一端连接所述水槽，所述表架另一端连接百分表。

进一步地，所述变形测量装置采用位移传感器。

进一步地，所述百分表量程10～20mm，最小分度为0.01mm。

进一步地，所述位移传感器采用零级位移传感器。

进一步地，所述轴向加压装置采用液压式、气压式、杠杆式或磅秤式装置。

进一步地，所述表架包括连接杆和调节杆，所述连接杆和所述调节杆直设置，所述调节杆两端设置安装孔，所述水槽外壁上设置连接孔，所述调节杆一端的所述安装孔与所述百分表连接固定，所述调节杆另一端安装孔与所述连接杆一端连接，所述连接杆另一端与所述水槽的外壁上的连接孔连接。

本实用新型有益效果是：

(1)整体结构简单，设计合理，通过轴向加压装置，使土样自身的水在压力的作用下，带动土颗粒进行迁移，从而造成土工织物的淤堵，解决了传统梯度比试验装置必须使用外来水源提供水力梯度，必须通过土体的渗水量来读取测压管水位和计算渗透系数，测压管水位与实际水头之间可能存在误差，不能用于土工织物作为低渗透土体滤层时的淤堵试验等一系列问题。土工织物轴向压缩法淤堵试验无需计量土体的渗出水量，解决了无法进行低渗透性土中土工织物的淤堵试验的问题。

判断於堵通常是由通过织物水流量的减小，以及进入织物土颗粒的增多来评估的。梯度比法淤堵试验流量的减小用梯度比来表示，进入织物的土颗粒是用试验后土工织物单位体积滞留土量来表示；土工织物轴向压缩法淤堵试验流量的减小是用土工织物垂直渗透系数折减来定量表示的，进入织物的土颗粒是用试验后土工织物单位面积滞留土量来表示。两种结果相比，垂直渗透系数折减比梯度比值更直观，容易理解；由于不同织物厚度相差很大，单位面积滞留土量比单位体积滞留土量更适合比较其淤堵特性。

(2)本实用新型不仅可以用于土工织物在低渗透性土体中的淤堵试验，也可用于土工织物在一般渗透性土体中的淤堵试验，适用范围广，但不适用于土工织物在粗粒土中的淤堵试验。

(3)本实用新型可根据实际需要施加轴向压力，测定土工织物在一定竖向压力作用下的淤堵特性，可以模拟土工织物工程应用时所受的上覆压力或周围压力。

(4)土工织物轴向压缩法淤堵试验装置每个容器可放置两个试样同时进行试验。轴向压缩法淤堵试验土样可采用原状土样，能直接反应土与土工织物的反滤排水效果。

(5)采用饱和土样，本实用新型可通过记录试样的高度变化和土工织物在轴向压力下厚度的变化，计算土体孔隙比的变化，从而计算土体中水分的排出量，从而计算土工织物与土体组成的试样的综合渗透系数，还可得出土的固结特性。

(6)经过试验证明，利用土工织物轴向压缩法淤堵试验装置测得的塑料排水板滤膜滞留土量和垂直渗透系数与工后塑料排水板滤膜相比，结果非常接近，误差为5～25％，且轴向压缩法淤堵试验法结果略小于工后塑料排水板滤膜。由于塑料排水板滤膜工作时间长达几个月，淤堵机理更为复杂，土工织物轴向压缩法淤堵试验法结果略小于实际是非常合理的。

(7)本实用新型，无需额外的水源，用土量少，采用常规仪器设备，操作简单，试验速度快，结果稳定可靠。

对比两种淤堵试验装置，梯度比法通过外部水源饱和土体并提供水头，水在土体中渗透并带动土颗粒迁移，测量值为测压管水头、渗透水量及试样质量，试验结果为梯度比和单位体积含土量，适用于测试织物在具有一定渗透系数土体中的淤堵；轴向压缩法淤堵试验装置通过施加外部压力迫使土体中的自有水分排出带动土颗粒迁移进行淤堵试验，测量值为试样高度、土工织物厚度、质量及渗透系数，试验结果为垂直渗透系数折减和单位面积滞留土量，适用于测试土工织物在渗透系数不高饱和度较高的土体中及存在竖向荷载时的淤堵。

附图说明

图1是本实用新型土工织物轴向压缩法淤堵试验装置的结构示意图。

图2是本实用新型的前视图。

图3是图2的A-A向剖视图。

图4是本实用新型的试样的结构示意图。

图5是本实用新型的护环的结构示意图。

图6是本实用新型的水槽的结构示意图。

图7是梯度比试验典型的试验装置的结构示意图。

图中：1为表架，2为钢珠，3为试样盖，4为顶部透水板，5为试样，6为环刀，7 为护环，8为水槽，9为底部透水板，10为百分表，11为轴向加压装置，12为顶部土工织物，13为土样，14为底部土工织物，15为浅凹槽，16为泄流口，17为连接杆，18为调节杆，19为连接孔，20为安装孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一种具体实施方式做出说明。

图中：1为表架，2为钢珠，3为试样盖，4为顶部透水板，5为试样，6为环刀，7 为护环，8为水槽，9为底部透水板，10为百分表，11为轴向加压装置，12为顶部土工织物，13为土样，14为底部土工织物，15为浅凹槽，16为泄流口，17为连接杆，18为调节杆，19为连接孔，20为安装孔。

土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，包括试样容器、变形测量装置和轴向加压装置 11，其特征在于，试样容器包括水槽8、护环7、环刀6、透水板和试样盖3，在水槽8 中依次设置护环7、透水板和试样盖3，变形测量装置和轴向加压装置11与试样盖3接触连接，整体连接方便，易于实现，结构设置合理，方便测量；

透水板包括顶部透水板4和底部透水板9，顶部透水板4和底部透水板9间设置环刀6，护环7内由下至上依次设置底部透水板4、环刀6、顶部透水板9和试样盖3，环刀6 内设置试样5，试样5包括从下到上依次设置的底部土工织物14、土样13、顶部土工织物12，环刀6内径大于等于79.8mm，护环7、环刀6、试样5、透水板和试样盖3的尺寸相匹配，环刀6尺寸设置合理，环刀6尺寸大于常规设置，非常规选择，便于试验后有足够的试样测量滞留土量和垂直渗透系数，护环7、环刀6、试样5、透水板和试样盖 3相应增大，土工织物与土样的接触面应与工程应用中相同。

试样盖3顶面中心设有钢珠2，轴向加压装置11通过钢珠与试样盖3连接，以保证试样受到的力在其轴线方向上。

水槽8底部设有浅凹槽15，用于放置护环7，护环7的底部设置泄流口16，泄流口 16为4-6个，用做水的流通通道，能够及时排水；水槽8的直径为100-150mm，水槽8 的高为40-80mm，尺寸设置合理，方便取放护环7、环刀6、透水板和试样盖3。

浅凹槽15内沿的直径小于护环7内径，浅凹槽15外沿的直径大于护环7外径，便于护环定位安装。

变形测量装置包括百分表10和表架1，表架1一端连接水槽8，表架1另一端连接百分表10，具体地，表架1包括连接杆17和调节杆18，连接杆17和调节杆18垂直设置，调节杆18两端设置安装孔20，水槽8的外壁上设置连接孔19，调节杆18一端安装孔20与百分表10连接固定，调节杆18另一端安装孔20与连接杆17一端连接，连接杆17另一端与水槽8的外壁上的连接孔19连接。调通调整调节杆18与连接杆17、调节杆18与百分表10的距离来调整百分表10与试样盖3的距离，确保试验精确。其中百分表10量程10～20mm，最小分度为0.01mm，精度高和可靠性高，满足试验需要。

变形测量装置采用位移传感器，位移传感器采用零级位移传感器，可以为应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器。精度高和可靠性高，满足试验需要。

轴向加压装置11采用液压式、气压式、杠杆式或磅秤式装置，可以采用现有产品实现。

环刀内径79.8-90mm，环刀6高度为20～50mm；顶部土工织物4和底部土工织物9 直径为79.8-90mm，尺寸设置合，土工织物与土样的接触面应与工程应用中相同。

护环7内径大于环刀6外径，护环7内径为81.1-91.4mm，护环7高度大于环刀6高度，高度为23～53mm，方便取放环刀6。

顶部透水板9和底部透水板9的厚度5～10mm，底部透水板直径略小于护环内径，直径为79.8～91mm，顶部透水板直径小于环刀内径，直径为79.4～89.7mm；

试样盖3直径小于环刀6内径，试样盖直径为79.4～89.7mm。

土工织物轴向压缩法淤堵试验方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、制备试样：裁切2块直径为大于等于79.8mm的土工织物，测量面积并称重，按照土工织物厚度测量试验方法测量其厚度，土工织物和透水板浸水饱和，用环刀切取原状土样或在环刀中填充扰动土样，若土样非饱和需饱和土样，在土样的顶部和底部分别放置土工织物，土工织物与土样的接触面应与工程应用中相同，以模拟土工织物的工作状态；

步骤二、安装试样：将护环放入水槽的浅凹槽中，将直径略大的透水板放入护环中，环刀外壁涂一层凡士林，刃口向下放入护环中，直至与底部透水板接触。顶部透水板和试样盖依次放置在试样上；

步骤三、连接轴向加压装置：轴向加压装置与试样盖上的钢珠连接，保证试样受力方向为垂直其横截面的方向；

步骤四、安装变形测量装置：利用轴向加压装置给试样施加1kPa的预压力，使各部分紧密接触，在试样周围包覆湿棉纱等保湿材料并在整个试验过程中进行保湿，安装百分表或位移传感器，卸载，调整变形读数为零；

步骤五、施加轴向压力：根据土体的强度和试验需求设计轴向荷载序列，对于含水率很大、强度很低的土，应先施加1～5kPa的竖向荷载，施加荷载后记录试样在不同时间的变形量，即高度变化，变形稳定标准为最后1h变形量不超过0.001～0.01mm，变形稳定后按照荷载序列逐级施加荷载。

步骤六、试验结束后，卸荷，拆出试样，将土工织物剥下，清除表面浮土，一片土工织物迅速放入渗透仪中，根据土工织物的垂直渗透试验方法测定其垂直渗透系数，一片土工织物风干后称重；

步骤七、厚度测量：需计算试样的综合渗透系数、土样的固结系数、土样的压缩模量等参数，若土工织物厚度随载荷的变化不能忽略，还需裁切土工织物，按照试验的轴向荷载序列根据土工织物厚度测量试验方法测量其厚度，根据试样变形量和土工织物厚度变化量计算土样的高度变化量；

某级荷载下土样的变形量计算公式：

H＝(h₀-h₁)-(t₀-t₁)

式中，H为某级荷载下土样的变形量，mm；h₀为试样上一级荷载结束时高度，mm； h₁为试样某级荷载结束时高度，mm；t₀为土工织物上一级荷载下的厚度，mm；t₁为土工织物某级荷载下的厚度，mm。

步骤八、计算：计算滞留土量和土工织物垂直渗透系数折减。

滞留土量的计算公式：

式中，η为土工织物的滞留土量，g/cm²；m为土工织物的质量，g；m₁为试验后土工织物与土的质量，g；A为土工织物的面积，cm²；

土工织物垂直渗透系数折减的计算公式：

式中，K为土工织物的垂直渗透系数折减；k₀为土工织物的初始垂直渗透系数，cm/s； k₁为试验后土工织物的垂直渗透系数，cm/s。

实施例1

参见附图1，土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，包括试样容器、变形测量装置和轴向加压装置11，试样容器包括水槽8、护环7、环刀6、透水板和试样盖3，在水槽8中依次设置护环7、透水板和试样盖3，变形测量装置和轴向加压装置11与试样盖3接触连接，整体连接方便，易于实现，结构设置合理，方便测量；

透水板包括顶部透水板4和底部透水板9，顶部透水板4和底部透水板9间设置环刀6，护环7内由下至上依次设置底部透水板4、环刀6、顶部透水板9和试样盖3，环刀6 内设置试样5，参见附图4，试样5包括从下到上依次设置的底部土工织物14、土样13、顶部土工织物12，环刀6内径等于79.8mm，护环7、环刀6、试样5、透水板和试样盖 3的尺寸相匹配，环刀6尺寸设置合理，环刀6尺寸大于常规设置，非常规选择，便于试验后有足够的试样测量滞留土量和垂直渗透系数，护环7、环刀6、试样5、透水板和试样盖3相应增大，土工织物与土样的接触面应与工程应用中相同。

试样盖3顶面中心设有钢珠2，轴向加压装置11通过钢珠与试样盖3连接，以保证试样受到的力在其轴线方向上。

参见附图5，护环7底部有若干泄流口16。参见附图6，水槽8底部有浅凹槽15。水槽8底部设有浅凹槽15，用于放置护环7，护环7的底部设置泄流口16，泄流口16 为4-6个，用做水的流通通道，能够及时排水；水槽8的直径为100-150mm，水槽8的高为40-80mm，尺寸设置合理，方便取放护环7、环刀6、透水板和试样盖3。

土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，在环刀6中装入试样5，试样包括从上到下依次设置的顶部土工织物12、土样13、底部土工织物14，把护环7放入水槽8的浅凹槽15 中，在护环7中依次放入底部透水板9、环刀6、顶部透水板4、试样盖3，环刀6刃口向下，调整轴向加压装置11至与钢珠2接触，把百分表10安装到表架1上，并与试样盖3接触，进行测量。整体结构简单，设计合理，通过轴向加压装置，使土样自身的水在压力的作用下，带动土颗粒进行迁移，从而造成土工织物的淤堵，解决了传统梯度比法必须使用外来水源提供水力梯度，必须通过土体的渗水量来读取测压管水位和计算渗透系数，测压管水位与实际水头之间可能存在误差。

其中，表架1包括连接杆17和调节杆18，连接杆17和调节杆18垂直设置，调节杆18两端设置安装孔20，水槽8的外壁上设置连接孔19，调节杆18一端安装孔20与百分表10连接固定，调节杆18另一端安装孔20与连接杆17一端连接，连接杆17另一端与水槽8的外壁上的连接孔19连接。调通调整调节杆18与连接杆17、调节杆18与百分表10的距离来调整百分表10与试样盖3的距离，确保试验精确。其中百分表10量程10～20mm，最小分度为 0.01mm，精度高和可靠性高，满足试验需要。

顶部土工织物12和底部土工织物14分别放置直径为79.8mm土工织物，尺寸设置合，土工织物与土样的接触面应与工程应用中相同。

环刀6内径为79.8mm，高度为20～50mm，具有一定刚度，内壁光滑，便于取样。

顶部透水板4和底部透水板9，由不受腐蚀的材料制成，渗透系数大于试样5的渗透系数，厚度5～10mm，具有一定刚度，试验中产生的竖向变形可忽略不计。底部透水板9 直径略小于护环内径，直径为79.8～81mm，便于取放，顶部透水板4直径略小于环刀6 内径，直径为79.4～79.7mm，便于压放在环刀6内的顶部土工织物12上。

护环7内径略大于环刀6外径，高度略大于环刀6高度，高度为23～53mm，具有一定刚度，底部有泄流口16，用做水的流通通道，起到排水作用，符合工程实际应用。

试样盖3直径略小于环刀6内径，直径为79.4～79.7mm，表面光滑，具有一定刚度，试验中产生的变形可忽略不计。试样盖3顶面中心设有钢珠2。

百分表10量程10～20mm，最小分度为0.01mm，放置在试样盖3表面，表架1用以固定百分表10。

轴向加压装置11与试样盖3上的钢珠2连接，可采用液压式、气压式、杠杆式或磅秤式装置。

土工织物轴向压缩法淤堵试验方法的具体骤如下：

①制备试样5：裁切直径为79.8mm的顶部土工织物12和底部土工织物14，测定其面积并称重，测量其厚度，顶部和底部土工织物12、14和透水板4、9浸水饱和，用环刀6切取原状土样13或在环刀6中填充扰动土样13，若土样13非饱和需饱和土样，在土样的底部放置底部土工织物14，在土样的顶部放置顶部土工织物12，顶部土工织物12 和底部土工织物14与土样13的接触面应与工程应用中相同，以模拟土工织物的工作状态；

②安装试样5：将护环7放入水槽8的浅凹槽15中，将底部透水板9放入护环7中，乘载试样5的环刀6外壁涂一层凡士林，刃口向下放入护环7中，直至与底部透水板9 接触。顶部透水板9和试样盖3依次放置在试样5上；

③连接轴向加压装置11：轴向加压装置11与试样盖3上的钢珠2连接，保证试样受力方向为垂直其横截面的方向；

④安装变形测量装置：利用轴向加压装置11给试样5施加1kPa的预压力，使各部分紧密接触，在试样周围包覆湿棉纱等保湿材料并在整个试验过程中进行保湿，把百分表10安装到表架1上，调节表架1使得百分表10与试样盖3接触，或安装位移传感器，卸载，调整变形读数为零；

⑤施加轴向压力：根据土体的强度和试验需求设计轴向荷载序列，对于含水率很大、强度很低的土，应先施加1～5kPa的竖向荷载，施加荷载后记录试样在不同时间的变形量，即高度变化，变形稳定标准为最后1h变形量不超过0.001～0.01mm，变形稳定后按照荷载序列逐级施加荷载。

⑥试验结束后，卸荷，拆出试样，将土工织物剥下，清除表面浮土，一片土工织物迅速放入渗透仪中，根据土工织物的垂直渗透试验方法测定其垂直渗透系数，一片土工织物风干后称重；再根据土工织物的垂直渗透系数试验方法测定其垂直渗透系数；顶出土样5，根据需要对土样5进行必要的试验。

⑦计算：计算滞留土量和土工织物垂直渗透系数折减。⑧

滞留土量：

式中

η——土工织物的滞留土量，g/cm²；

m₀——土工织物的质量，g；

m₁——试验后土工织物与土的质量，g；

A——土工织物的面积，cm²。

土工织物垂直渗透系数折减：

K——土工织物的垂直渗透系数折减；

k₀——土工织物的初始垂直渗透系数，cm/s；

k₁——试验后土工织物的垂直渗透系数，cm/s。

实施例2

土工织物轴向压缩法淤堵试验法的试验装置的技术方案中，位移传感器采用零级位移传感器，可以采用直线位移霍尔传感器。放置在试样盖3表面，该传感器的精度高和可靠性高，满足试验需要，位移传感器也可以光电式位移传感器，消除了机械接触，寿命长、可靠性高。

土工织物轴向压缩法淤堵试验法的技术方案中，步骤⑥和步骤⑦中间还包厚度测量步骤，具体如下

需计算试样的综合渗透系数、土样的固结系数、土样的压缩模量等参数，若土工织物厚度随载荷的变化不能忽略，还需裁切土工织物，按照试验的轴向荷载序列根据土工织物厚度测量试验方法测量其厚度，根据试样变形量和土工织物厚度变化量计算土样的高度变化量；

某级荷载下土样的变形量计算公式：

H＝(h₀-h₁)-(t₀-t₁)

式中，H为某级荷载下土样的变形量，mm；h₀为试样上一级荷载结束时高度，mm； h₁为试样某级荷载结束时高度，mm；t₀为土工织物上一级荷载下的厚度，mm；t₁为土工织物某级荷载下的厚度，mm。

其他技术方案与实施例1同。

与现有技术相比，整体结构简单，设计合理，通过轴向加压装置，使土样自身的水在压力的作用下，带动土颗粒进行迁移，从而造成土工织物的淤堵，解决了传统梯度比法必须使用外来水源提供水力梯度，必须通过土体的渗水量来读取测压管水位和计算渗透系数，测压管水位与实际水头之间可能存在误差，不能用于土工织物作为低渗透土体滤层时的淤堵试验等一系列问题。土工织物轴向压缩法淤堵试验无需计量土体的渗出水量，解决了无法进行低渗透性土中土工织物的淤堵试验的问题。

土工织物轴向压缩法淤堵试验装置每个容器可放置两个试样同时进行试验。轴向压缩法淤堵试验土样可采用原状土样，能直接反应土与土工织物的反滤排水效果。

判断於堵通常是由通过织物水流量的减小，以及进入织物土颗粒的增多来评估的。梯度比法淤堵试验流量的减小用梯度比来表示，土工织物轴向压缩法淤堵试验流量的减小是用土工织物垂直渗透系数折减来定量表示的，进入织物的土颗粒是用试验后土工织物单位面积滞留土量来表示。两种结果相比，垂直渗透系数折减比梯度比值更直观，容易理解；由于不同织物厚度相差很大，单位面积滞留土量比单位体积滞留土量更适合比较其淤堵特性。对比两种淤堵试验装置，梯度比试验装置通过外部水源饱和土体并提供水头，水在土体中渗透并带动土颗粒迁移，测量值为测压管水头、渗透水量及试样质量，试验结果为梯度比和单位体积含土量，适用于测试织物在具有一定渗透系数土体中的淤堵；轴向压缩法通过施加外部压力迫使土体中的自有水分排出带动土颗粒迁移进行淤堵试验，测量值为试样高度、土工织物厚度、质量及渗透系数，试验结果为垂直渗透系数折减和单位面积滞留土量，适用于测试土工织物在渗透系数不高饱和度较高的土体中及存在竖向荷载时的淤堵。

本技术方案不仅可以用于土工织物在低渗透性土体中的淤堵试验，也可用于土工织物在一般渗透性土体中的淤堵试验，适用范围广。本技术方案在对土工织物的淤堵特性进行试验时，又可对竖向荷载对土工织物於堵特性的影响进行试验。土工织物在工作过程中会受上覆压力的影响，轴向压缩法淤堵试验可研究在特定竖向压力下土工织物的淤堵性能，这是常规梯度比试验所不能的。

本技术方案可根据实际需要施加轴向压力，测定土工织物在一定竖向压力作用下的淤堵特性，可以模拟土工织物工程应用时所受的上覆压力或周围压力。

采用饱和土样，本技术方案可通过记录试样的高度变化和土工织物在轴向压力下的厚度变化，计算土体孔隙比的变化，从而计算土体中水分的排出量，从而计算土工织物与土体组成的试样的综合渗透系数，还可得出土的固结特性。

经过试验证明，利用土工织物轴向压缩法淤堵试验法测得的塑料排水板滤膜滞留土量和垂直渗透系数与工后塑料排水板滤膜相比，结果非常接近，误差为5～26％，且轴向压缩法淤堵试验法结果略小于工后塑料排水板滤膜。由于塑料排水板滤膜工作时间长达几个月，淤堵机理更为复杂，土工织物轴向压缩法淤堵试验法结果略小于实际是非常合理的。

表1工后土工织物与轴向压缩法淤堵试验结果对比

本实用新型，无需额外的水源，用土量少，采用常规仪器设备，操作简单，试验速度快，结果稳定可靠。

以上对本实用新型的一个实例进行了详细说明，但内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，包括试样容器、变形测量装置和轴向加压装置，其特征在于，所述试样容器包括水槽、护环、环刀、透水板和试样盖，所述水槽内依次设置有护环、透水板、环刀和试样盖，所述变形测量装置和所述轴向加压装置与所述试样盖接触；

所述透水板包括顶部透水板和底部透水板，所述顶部透水板和所述底部透水板间设置环刀，所述护环内由下至上依次设置底部透水板、环刀、顶部透水板和试样盖，所述环刀内设置试样，所述环刀内径大于等于79.8mm，所述护环、所述环刀、所述试样、所述透水板和所述试样盖的尺寸相匹配。

2.根据权利要求1的土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，其特征在于所述试样盖顶面中心设有钢珠，所述轴向加压装置通过钢珠与所述试样盖接触连接；所述水槽底部设有浅凹槽，用于放置所述护环，所述护环的底部设置泄流口，用做水的流通通道；

所述浅凹槽内沿的直径小于护环内径，所述浅凹槽外沿的直径大于护环外径。

3.根据权利要求2的土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，其特征在于所述变形测量装置包括百分表和表架，所述表架一端连接所述水槽，所述表架另一端连接百分表。

4.根据权利要求2的土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，其特征在于所述变形测量装置采用位移传感器构成。

5.根据权利要求3的土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，其特征在于所述百分表量程10～20mm，最小分度为0.01mm。

6.根据权利要求4的土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，其特征在于所述位移传感器采用零级位移传感器。

7.根据权利要求3或4的土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，其特征在于所述轴向加压装置采用液压式、气压式、杠杆式或磅秤式装置。

8.根据权利要求5的土工织物轴向压缩法淤堵试验装置，其特征在于所述表架包括连接杆和调节杆，所述连接杆和所述调节杆直设置，所述调节杆两端设置安装孔，所述水槽外壁上设置连接孔，所述调节杆一端的所述安装孔与所述百分表连接固定，所述调节杆另一端安装孔与所述连接杆一端连接，所述连接杆另一端与所述水槽的外壁上的连接孔连接。