周围压力、上下孔隙压力、轴向位移、主应力差、侵蚀颗粒质量、排水量、浑浊度清零)。
[0088]e.如果进行排水剪切试验，则开启排水阀，排水阀的方向是使试样中的孔隙水流入体变量测筒中，并设定反压力目标值为O。如果进行不排水剪，则关闭阀门控制系统中体变量测筒阀门。
[0089]f.设定围压σ 3、主应力差增量Δ (σ 1-σ 3)，增加时间。
[0090]g.清零和设定完毕，点击开始试验，此时各控制器按目标值进行控制，各控制器按PC机的要求回传给PC机，PC机自动记录应力控制试验过程中有关的数据。
[0091]h.试验过程中，PC机自动显示主应力差与时间的关系曲线、主应力差与轴向变形的关系曲线、轴向变形与时间的曲线、孔隙水压力与时间的关系曲线。
[0092]1.一旦试验条件满足结束条件时，PC机显示结束试验提示，程序恢复到初始输入参数状态。
[0093]4c、多级加载试验
[0094]多级加载试验工作原理:通过分别控制围压增量、主应力差增量值，按时间间隔逐级施加围压和主应力差，使试样在一定的应力路径下达到破坏，设计原理为:
[0095]a.施加一级围压和主应力差，待加压时间结束，即根据围压增量和主应力差的计算增量，施加加下一级围压和主应力差，直至试样破坏。
[0096]b.通过PC机设定围压增量Δ σ 3、主应力差增量值Δ (σ 1_ σ 3)、时间间隔，传输至各控制器进行应力路径试验。试验过程中，PC机荧屏实时显示有效应力p/q曲线和总应力p/q曲线、轴向变形与时间的曲线、孔隙水压力与时间的关系曲线。
[0097]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种碎石土渗透侵蚀三轴试验装置，其特征在于，包括依次连接的压力控制系统、渗透侵蚀三轴试验系统以及砂水分离系统；其中，所述渗透侵蚀三轴试验系统用于盛放碎石土试样，并通过自身加载的轴压以及压力控制系统提供的围压和水压，模拟具有多级水头及复杂应力条件的渗透侵蚀环境；所述碎石土试样在渗透侵蚀环境下，由渗透侵蚀三轴试验系统流出，并进入砂水分离系统。
2.根据权利要求1所述的碎石土渗透侵蚀三轴试验装置，其特征在于，所述渗透侵蚀三轴试验系统包括轴压加载杆、压力室、带槽试样帽、多孔底盘以及底座，其中，所述压力室的中心设有试样盛放腔，所述试样盛放腔与压力室之间具有间隙，所述碎石土试样设置于所述试样盛放腔内；所述轴压加载杆压设在试样盛放腔的顶部，所述轴压加载杆和试样盛放腔之间设有带槽试样帽，所述多孔底盘设置于试样盛放腔的底部，所述底座设置于压力室的底部，所述底座与试样盛放腔之间设有漏斗沉积基座，所述漏斗沉积基座的出口端端口处设有侵蚀出流阀，漏斗沉积基座通过侵蚀出流阀与砂水分离系统相连接；所述碎石土试样在渗透侵蚀环境下，经过多孔底盘由侵蚀出流阀流出。
3.根据权利要求2所述的碎石土渗透侵蚀三轴试验装置，其特征在于，所述试样盛放腔外壁采用透明有机玻璃，所述碎石土试样外部包裹橡胶膜。
4.根据权利要求2或3所述的碎石土渗透侵蚀三轴试验装置，其特征在于，所述压力控制系统包括渗流供水筒、渗流供水筒内压力控制单元、空气压缩机、压力室内气压控制单元、压力室供水筒以及压力室内水压控制单元，其中，所述渗流供水筒的供水管路通过渗流供水筒内压力控制单元连接至试样盛放腔，渗流供水筒供水管路的出水端连接在试样盛放腔顶部的带槽压力帽顶端；所述压力室供水筒的供水管路通过压力室内水压控制单元连接至压力室的底部；所述空气压缩机分别与渗流供水筒和压力室相连接，所述空气压缩机的供气管路通过压力室内气压控制单元连接至压力室的底部。
5.根据权利要求4所述的碎石土渗透侵蚀三轴试验装置，其特征在于，所述压力控制系统还包括体变量测筒、数据采集系统、压力控制器和阀门控制器，所述体变量测筒分别与漏斗沉积基座的出口端和数据采集系统相连接，所述数据采集系统分别与压力控制器和阀门控制器相连接，所述压力控制器和阀门控制器分别与渗流供水筒和压力室供水筒相连接。
6.根据权利要求5所述的碎石土渗透侵蚀三轴试验装置，其特征在于，所述压力控制系统还包括外接水源管路和/或外接真空泵管路，所述外接水管管路和/或外接真空泵管路通过压力控制器连接至试样放置腔的底部。
7.根据权利要求1或2所述的碎石土渗透侵蚀三轴试验装置，其特征在于，所述砂水分离系统包括砂水分离筒和储水筒，所述砂水分离桶与渗透侵蚀三轴压力试验系统相连接，所述储水桶与砂水分离筒相连接；所述砂水分离筒和储水筒的底部分别设有电子天平。
8.根据权利要求7所述的碎石土渗透侵蚀三轴试验装置，其特征在于，所述砂水分离筒内设有电子浊度计；所述储水桶设有离心泵。
9.一种权利要求1至8中任一项所述的碎石土渗透侵蚀三轴试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤:碎石土试样饱和后，压力控制系统始终向渗透侵蚀三轴试验系统提供渗透水压和围压，模拟渗透侵蚀环境，应力加载条件循环变化，直至完成完全破坏全过程。
10.根据权利要求9所述的碎石土渗透侵蚀三轴试验装置的试验方法，其特征在于，所述试验方法具体为: 步骤一，将碎石土试样放置在压力室中心处的试样盛放腔内，使试样通过真空泵抽取试样内部空气达到真空包括，和/或，使试样通过微渗流供水方式从试样底部供水，达到浸水饱和； 步骤二，渗流供水筒供水从试样顶部入渗，流经试样的水及侵蚀出的细颗粒通过试样底部的多孔底座排出，以模拟渗透侵蚀过程； 步骤三，试样的侵蚀过程中，携带细颗粒的渗流出水通过砂水分离系统处理，并实时称量; 步骤四，侵蚀过程模拟完成完毕后，按应力或者应变方式通过轴压加载杆进行轴压加载，在保持试样围压不变的情况下进行碎石土试样强度测试。
【专利摘要】本发明提供了一种碎石土渗透侵蚀三轴试验装置，包括压力控制系统、渗透侵蚀三轴试验系统以及砂水分离系统；所述渗透侵蚀三轴试验系统用于盛放碎石土试样，并通过自身加载的轴压以及压力供应系统提供的围压和水压，形成具有多级水头及复杂应力条件的渗透侵蚀环境；所述盛放碎石土试样在渗透侵蚀环境下，由渗透侵蚀三轴试验系统流出，并进入砂水分离系统。同时提供了上述试验装置的试验方法。本发明将试样放置在有围压的压力室内进行饱和，从而在模拟真实环境应力状态条件下，实现多级水头的渗透侵蚀及强度测试；由压力室多孔底盘将侵蚀颗粒排出，并在砂土分离后实时称量侵蚀颗粒质量，有效完成多级水头及复杂应力条件的渗透侵蚀三轴试验过程。
【IPC分类】G01N3-10, G01N15-08
【公开号】CN104535470
【申请号】CN201410769265
【发明人】罗先启, 沈辉
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月12日