本發(fā)明涉及巖土工程領(lǐng)域，具體地指一種可加載的滲透試驗(yàn)裝置。

技術(shù)背景

滲透儀常用于測(cè)定土體的滲透系數(shù)，屬于一種常規(guī)土工儀器，土體的滲透系數(shù)與土體自身的類(lèi)型，土體結(jié)構(gòu)，溫度，所受荷載狀態(tài)等都息息相關(guān)，十分復(fù)雜。然而現(xiàn)有土工儀器滲透儀功能卻較為單一，現(xiàn)有滲透裝置只能測(cè)定土體在自然不受力狀況下的靜止性滲透特性參數(shù)，無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況來(lái)模擬外部荷載作用下土體的滲透系數(shù)變化情況，這與實(shí)際土體環(huán)境不相符，實(shí)際情況土體常受荷載受力、環(huán)境荷載、施工加卸荷載作用，會(huì)導(dǎo)致土體自身滲透特性產(chǎn)生變化，其滲透系數(shù)的測(cè)定也十分重要，例如在建設(shè)工程中，隨著建筑物的修建，下部土體上部的荷載也處于變化過(guò)程，例如周?chē)馏w的開(kāi)挖填埋會(huì)導(dǎo)致土體的加卸荷載，加上人員出入、設(shè)備振動(dòng)以及施工荷載，會(huì)使土體經(jīng)常處于靜荷載和動(dòng)荷載的環(huán)境中，諸如此類(lèi)的外部荷載的作用導(dǎo)致土體發(fā)生壓縮變形，土體孔隙被壓密，其滲透系數(shù)也會(huì)發(fā)生改變。再例如對(duì)于砂性土而言，其顆粒大小并不位移，在土體理論中經(jīng)常被視為具有連續(xù)顆粒大小的砂粒組成，細(xì)小顆粒與大顆粒共同組成了土體的骨架，在一些水動(dòng)力環(huán)境十分豐富的地方，例如臨海路堤或海灘地，由較為頻繁的水位波動(dòng)現(xiàn)象，例如潮汐，水動(dòng)力的作用下，砂性土土體骨架的細(xì)小顆粒在水流力的作用下，會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)，其位置發(fā)生相應(yīng)的改變，此時(shí)土體的滲透系數(shù)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變；只能測(cè)定在不加載情況下土體的滲透性能變化，無(wú)法與實(shí)際工程背景相匹配；同時(shí)在一些干濕交替頻繁的地區(qū)，還會(huì)出現(xiàn)土體反復(fù)的降雨蒸發(fā)循環(huán)，氣體在土體中的流動(dòng)，會(huì)使得土體內(nèi)部孔隙出現(xiàn)變化，也會(huì)導(dǎo)致土體滲透系數(shù)的變化。因此，現(xiàn)有的滲透試驗(yàn)不能測(cè)定土體的實(shí)際狀態(tài)，如1、豎向受到荷載作用時(shí)候的滲透系數(shù)變化。2、無(wú)法測(cè)定在臨水環(huán)境下水位波動(dòng)導(dǎo)致土體尤其是砂土顆粒細(xì)小顆粒流動(dòng)，導(dǎo)致其土體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，而引起的土體滲透性變化。3、無(wú)法測(cè)定在干濕循環(huán)狀態(tài)下土體的滲透性系數(shù)變化。4、更無(wú)法測(cè)定在外部荷載作用下土體自身變形。因此現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況來(lái)模擬外部荷載作用下土體的滲透系數(shù)變化情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是要克服上述不足，提供一種更能真實(shí)反應(yīng)土體受力狀態(tài)，可測(cè)定土體在外部荷載作用下其自身滲流特性變化的可加載的滲透裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的可加載的滲透裝置，包括滲透儀和用于采集試樣滲透參數(shù)的傳感器采集模塊，其特征在：還包括豎向載荷加載模塊、水位波動(dòng)模塊、干濕循環(huán)模塊和試樣變形監(jiān)測(cè)模塊；

所述豎向載荷加載模塊設(shè)置在滲透儀頂部，用于為試樣提供豎向荷載；

所述水位波動(dòng)模塊連接在滲透儀一側(cè)，用于模擬潮汐荷載；

所述干濕循環(huán)模塊與滲透儀底部連接，用于模擬降雨和蒸發(fā)；

所述試樣變形監(jiān)測(cè)模塊設(shè)置在滲透儀側(cè)邊，用于觀(guān)測(cè)并記錄試樣在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的變形。

進(jìn)一步地，所述豎向載荷加載模塊的載荷可以為沖擊動(dòng)荷載、恒靜壓荷載或者循環(huán)靜荷載?，F(xiàn)有的滲透儀只能測(cè)定不加荷載時(shí)，土體的滲透性能變化；然而實(shí)際工程中，土體往往會(huì)受到多種豎向荷載，如沖擊動(dòng)荷載、恒靜壓荷載和循環(huán)靜荷載，此時(shí)土體的滲透性能與現(xiàn)有的滲透儀所測(cè)得存在一定差別；本發(fā)明可測(cè)定土體在受到?jīng)_擊動(dòng)荷載、恒靜壓荷載或者循環(huán)靜荷載時(shí)的滲透性能，所得結(jié)果更接近實(shí)際工程。

更進(jìn)一步地，所述豎向載荷加載模塊的載荷為沖擊動(dòng)荷載時(shí)的具體結(jié)構(gòu)為：包括依次電路連接的直流電源、時(shí)間繼電器和電磁閥依次電路連接；還包括依次氣路連通的空氣壓縮機(jī)、氣壓調(diào)壓閥、氣缸開(kāi)關(guān)和氣缸，所述電磁閥安裝在氣缸開(kāi)關(guān)上，用于控制氣缸開(kāi)關(guān)，所述氣缸與滲透儀頂部連接。實(shí)際工程中土體經(jīng)常受到豎向的沖擊動(dòng)荷載，如夯擊過(guò)程等，此時(shí)土體的滲透性能可能會(huì)發(fā)生變化，而現(xiàn)有的滲透儀無(wú)法對(duì)這一條件下的滲透性能進(jìn)行測(cè)定；為解決這一問(wèn)題，本發(fā)明可對(duì)土體施加豎向沖擊動(dòng)荷載，并且測(cè)定其滲透性能的變化，結(jié)果更接近實(shí)際工程。

再進(jìn)一步地，所述豎向載荷加載模塊的載荷為恒靜壓荷載時(shí)的具體結(jié)構(gòu)為：包括依次氣路連通的空氣壓縮機(jī)、調(diào)壓閥、氣缸開(kāi)關(guān)和氣缸，所述氣缸開(kāi)關(guān)上設(shè)置有控制氣缸開(kāi)關(guān)的電磁閥，所述氣缸與滲透儀頂部連接。實(shí)際工程中土體經(jīng)常受到恒靜壓荷載，如壓實(shí)過(guò)程等，此時(shí)土體的滲透性能可能會(huì)發(fā)生變化，而現(xiàn)有的滲透儀無(wú)法對(duì)這一條件下的滲透性能進(jìn)行測(cè)定；為解決這一問(wèn)題，本發(fā)明可對(duì)土體施加恒靜壓荷載，并且測(cè)定其滲透性能的變化，結(jié)果更接近實(shí)際工程。

再進(jìn)一步地，所述豎向載荷加載模塊的載荷為循環(huán)靜荷載時(shí)的具體結(jié)構(gòu)為：包括依次電路連接的直流電源、電氣比例閥和函數(shù)信號(hào)發(fā)生器；還包括依次氣路連通的空氣壓縮機(jī)、氣壓調(diào)壓閥、電氣比例閥和氣缸，所述氣缸與滲透儀頂部連接。實(shí)際工程中土體經(jīng)常受到循環(huán)靜荷載，如來(lái)回碾壓過(guò)程等，此時(shí)土體的滲透性能可能會(huì)發(fā)生變化，而現(xiàn)有的滲透儀無(wú)法對(duì)這一條件下的滲透性能進(jìn)行測(cè)定；為解決這一問(wèn)題，本發(fā)明可對(duì)土體施加循環(huán)靜荷載，并且測(cè)定其滲透性能的變化，結(jié)果更接近實(shí)際工程。

再進(jìn)一步地，所述滲透儀裝置包括帶有底面的透明圓筒，所述透明圓筒內(nèi)從下到上依次設(shè)有底部透水石、試樣、頂部透水石和加載蓋，所述透明圓筒底頂部和底部分別設(shè)置有圓筒進(jìn)水口和圓筒出水口，所述透明圓筒側(cè)壁上設(shè)置有三個(gè)等間距的測(cè)壓孔。本發(fā)明采用透明圓筒，可觀(guān)察試驗(yàn)過(guò)程中土體的變化，而現(xiàn)有的滲透儀無(wú)法觀(guān)察土體變化；現(xiàn)有滲透儀通過(guò)三根豎直的透明水位管測(cè)量土體的水壓力差，只能由人工讀數(shù)，本發(fā)明采用精密孔隙水壓力傳感器測(cè)量土體的水壓力，且由計(jì)算機(jī)記錄，減少了人工讀數(shù)產(chǎn)生的誤差，更為方便。

再進(jìn)一步地，所述水位波動(dòng)模塊包括水箱，所述水箱底部連接有升降臺(tái)，所述升降臺(tái)底部連接有電動(dòng)推桿，所述電動(dòng)推桿由控制器控制，并由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，所述水箱為筒狀結(jié)構(gòu)，水箱側(cè)壁從上至下依次設(shè)置有水箱進(jìn)水口、水箱溢水口和水箱出水口，所述水箱出水口與滲透儀的進(jìn)水口連接?，F(xiàn)有的滲透儀僅能從上部加水，無(wú)法控制土體的水位變化，而現(xiàn)實(shí)工程中，土體中的水位經(jīng)常發(fā)生變化；為解決這一問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)水位波動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)土體內(nèi)水位變化進(jìn)行控制，更接近實(shí)際工程中土體的環(huán)境變化。

再進(jìn)一步地，所述干濕循環(huán)模塊包括PID溫控系統(tǒng)和三通閥門(mén)，所述三通閥門(mén)一端用于連接滲透儀出水口，一端與PID溫控系統(tǒng)連接，另一端用于連接水位波動(dòng)模塊出水口。實(shí)際工程中土體經(jīng)常受到雨淋和日嗮，土體經(jīng)歷了干濕的循環(huán)變化，此時(shí)土體的滲透性能可能會(huì)發(fā)生變化，而現(xiàn)有的滲透儀無(wú)法對(duì)這一條件下的滲透性能進(jìn)行測(cè)定；為解決這一問(wèn)題，本發(fā)明可對(duì)土體施加干濕循環(huán)，用來(lái)模擬降雨和蒸發(fā)導(dǎo)致的土體含水量變化，并且測(cè)定其滲透性能的變化，結(jié)果更接近實(shí)際工程。

再進(jìn)一步地，所述試樣變形監(jiān)測(cè)模塊包括高清攝像頭和一對(duì)呈一定角度連接的平面鏡，所述高清攝像頭和平面鏡相對(duì)布置，設(shè)置在滲透儀兩側(cè)?，F(xiàn)有滲透儀無(wú)法監(jiān)測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中土體的變形，本發(fā)明能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中的土體的形變，為不同的環(huán)境因素對(duì)土體的滲透性能影響提供試驗(yàn)依據(jù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、通過(guò)豎向荷載模塊對(duì)試樣施加沖擊動(dòng)荷載、恒靜壓荷載和循環(huán)靜荷載。和傳統(tǒng)滲透裝置相比，本發(fā)明可以對(duì)試樣荷載前后滲透系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，得出荷載的大小、頻率、時(shí)間和加載方式對(duì)試樣滲透系數(shù)的影響；傳統(tǒng)滲透裝置僅能測(cè)得放樣時(shí)的試樣滲透系數(shù)。

2、本發(fā)明可對(duì)試樣進(jìn)行干濕循環(huán)，用來(lái)模擬降雨和蒸發(fā)。和傳統(tǒng)滲透裝置相比，本發(fā)明可以對(duì)試樣干濕循環(huán)前后滲透系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，得出干濕循環(huán)的次數(shù)、頻率和時(shí)間對(duì)試樣滲透系數(shù)的影響；傳統(tǒng)滲透裝置僅能測(cè)得放樣時(shí)的試樣滲透系數(shù)，和自然環(huán)境下存在一定區(qū)別，影響了滲透參數(shù)的準(zhǔn)確性。

3、本發(fā)明可對(duì)試樣進(jìn)行水位波動(dòng)，用來(lái)模擬潮汐的漲落。和傳統(tǒng)滲透裝置相比，本發(fā)明可以對(duì)試樣水位波動(dòng)循環(huán)前后滲透系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，得出水位波動(dòng)循環(huán)的次數(shù)、頻率和時(shí)間對(duì)試樣滲透系數(shù)的影響；傳統(tǒng)滲透裝置僅能測(cè)得放樣時(shí)的試樣滲透系數(shù)。

4、本發(fā)明可觀(guān)察試樣在試驗(yàn)過(guò)程中的形變。本發(fā)明通過(guò)試樣變形監(jiān)測(cè)模塊對(duì)試樣在豎向荷載，干濕循環(huán)，水位波動(dòng)過(guò)程中的試樣形變進(jìn)行觀(guān)察?？汕宄目匆?jiàn)試樣的變化。而傳統(tǒng)滲透裝置無(wú)法觀(guān)察記錄試樣的變形。

5、本發(fā)明通過(guò)傳感器采集模塊與計(jì)算機(jī)連接采集和記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以采集連續(xù)的數(shù)據(jù)變化，使得采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)更精確，而傳統(tǒng)滲透裝置只能測(cè)得瞬時(shí)的數(shù)據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明可加載的滲透裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為滲透儀結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為豎向沖擊荷載連接方式結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為豎向恒壓靜荷載連接方式結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為豎向循環(huán)靜壓荷載連接方式結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為水位波動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為PID溫控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明中三通閥結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為干濕循環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為試樣變形監(jiān)測(cè)模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為傳感器采集模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：試樣A，滲透儀100，透明圓筒101，底部透水石102a，頂部透水石102b，帶孔圓環(huán)103，加載蓋104，測(cè)壓孔101b，豎向載荷加載模塊200，氣壓系統(tǒng)210，空氣壓縮機(jī)211，氣壓調(diào)壓閥212，氣缸開(kāi)關(guān)213，氣缸214，直流電源221，電氣比例閥222，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器223，電磁閥224，時(shí)間繼電器225，水位波動(dòng)模塊300，水箱301，升降臺(tái)302，電動(dòng)推桿303，箱進(jìn)水口310a，水箱溢水口310b，水箱出水口310c，驅(qū)動(dòng)器304，控制器305，干濕循環(huán)模塊400，PID溫控系統(tǒng)410，風(fēng)機(jī)411，電熱絲412，溫控開(kāi)關(guān)413，三通閥門(mén)420，試樣變形監(jiān)測(cè)模塊500，高清攝像頭501，平面鏡502，傳感器采集模塊600，精密孔隙水壓力傳感器601，流量計(jì)602。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

如圖1所示的可加載的滲透裝置，包括滲透儀100和用于采集試樣滲透參數(shù)的傳感器采集模塊600，其特征在：還包括豎向載荷加載模塊200、水位波動(dòng)模塊300、干濕循環(huán)模塊400和試樣變形監(jiān)測(cè)模塊500；

所述豎向載荷加載模塊200設(shè)置在滲透儀100頂部，用于為試樣提供豎向荷載；

所述水位波動(dòng)模塊300連接在滲透儀100一側(cè)，用于模擬潮汐荷載；

所述干濕循環(huán)模塊400與滲透儀100底部連接，用于模擬降雨和蒸發(fā)；

所述試樣變形監(jiān)測(cè)模塊200設(shè)置在滲透儀100側(cè)邊，用于觀(guān)測(cè)并記錄試樣在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的變形。

1、滲透儀

如圖2所示，滲透儀100包括帶有筒底的透明圓筒101，透明圓筒101內(nèi)從下到上依次設(shè)有底部透水石102a、試樣A、頂部透水石102b、帶孔圓環(huán)103和加載蓋104，透明圓筒101頂部和底部分別設(shè)置有圓筒進(jìn)水口101a和圓筒出水口101c，透明圓筒101側(cè)壁上設(shè)置有三個(gè)等間距的測(cè)壓孔101b。

滲透儀100工作原理：水從滲透儀進(jìn)水口101a進(jìn)入，從滲透儀出水口101c流出；當(dāng)水位穩(wěn)定時(shí)，由傳感器采集模塊600記錄數(shù)據(jù)，傳輸給計(jì)算機(jī)計(jì)算出滲透系數(shù)。

2、豎向載荷加載模塊

豎向載荷加載模塊200包括相互連接的氣壓系統(tǒng)210和氣壓電路控制系統(tǒng)；氣壓電路控制系統(tǒng)控制氣壓系統(tǒng)210。

1）、氣壓系統(tǒng)210

所述的氣壓系統(tǒng)210包括依次連接的空氣壓縮機(jī)211、氣壓調(diào)壓閥212、氣缸開(kāi)關(guān)213和氣缸214。

2）、氣壓電路控制系統(tǒng)

所述的氣壓電路控制系統(tǒng)包括直流電源221、電氣比例閥222、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器223、電磁閥224和時(shí)間繼電器225；

具體實(shí)施方式如下：氣壓系統(tǒng)210提供動(dòng)力源，依次通過(guò)加載蓋104和帶孔圓環(huán)103施加到透水石102和試樣上。氣壓電路控制系統(tǒng)控制加載方式、施加大小和施加時(shí)間。通過(guò)沖擊荷載連接方式、恒壓靜壓荷載連接方式和循環(huán)靜壓荷載連接方式三種氣路電路連接方式可以對(duì)試樣施加沖擊荷載、恒靜壓荷載和循環(huán)靜壓荷載。

其中，豎向載荷加載模塊200的載荷為沖擊動(dòng)荷載時(shí)，如圖3所示的具體結(jié)構(gòu)為：包括依次電路連接的直流電源221、時(shí)間繼電器225和電磁閥224依次電路連接；還包括依次氣路連通的空氣壓縮機(jī)211、氣壓調(diào)壓閥212、氣缸開(kāi)關(guān)213和氣缸214，電磁閥224安裝在氣缸開(kāi)關(guān)213上，用于控制氣缸開(kāi)關(guān)213，氣缸214與滲透儀100頂部連接。所述沖擊荷載連接方式工作原理為：電磁閥224由時(shí)間繼電器225控制，時(shí)間繼電器225可通過(guò)時(shí)間控制電磁閥224的通斷，從而控制氣缸214的伸縮；

當(dāng)豎向載荷加載模塊200的載荷為恒靜壓荷載時(shí)，如圖4所示的具體結(jié)構(gòu)為：包括依次氣路連通的空氣壓縮機(jī)211、氣壓調(diào)壓閥212、氣缸開(kāi)關(guān)213和氣缸214，所述氣缸開(kāi)關(guān)213上設(shè)置有控制氣缸開(kāi)關(guān)的電磁閥224，所述氣缸214與滲透儀100頂部連接。所述恒壓靜壓荷載連接方式工作原理為：氣壓調(diào)壓閥212可調(diào)節(jié)空氣壓縮機(jī)211的輸出壓力，從而施加靜荷載。

當(dāng)豎向載荷加載模塊200的載荷為循環(huán)靜荷載時(shí)，如圖6所示的具體結(jié)構(gòu)為：包括依次電路連接的直流電源221、電氣比例閥222和函數(shù)信號(hào)發(fā)生器223；還包括依次氣路連通的空氣壓縮機(jī)211、氣壓調(diào)壓閥212、電氣比例閥222和氣缸214，所述氣缸214與滲透儀100頂部連接。所述循環(huán)靜壓荷載連接方式工作原理如下：

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器213的作用是提供變化的電壓信號(hào)；電氣比例閥222的作用是在接受電壓信號(hào)后改變輸出空氣壓力值的大小，其特點(diǎn)是隨著電壓信號(hào)的線(xiàn)性變化，提供線(xiàn)性變化的空氣壓力；循環(huán)靜壓荷載連接方式可由函數(shù)信號(hào)發(fā)生器223控制循環(huán)荷載的大小與周期。

3、水位波動(dòng)模塊

水位波動(dòng)模塊300包括水箱301，所述水箱301底部連接有平板狀的升降臺(tái)302，所述升降臺(tái)302底部連接有電動(dòng)推桿303，所述電動(dòng)推桿303由控制器304控制，并由驅(qū)動(dòng)器305驅(qū)動(dòng)，所述水箱301為圓筒狀結(jié)構(gòu)，水箱側(cè)壁從上至下依次設(shè)置有水箱進(jìn)水口310a、水箱溢水口310b和水箱出水口310c，所述水箱出水口310c與圓筒進(jìn)水口101a連接。電動(dòng)推桿303為通用件，電動(dòng)推桿303下部和水平面固定，電動(dòng)推桿303的升降由驅(qū)動(dòng)器304和控制器305控制。

通過(guò)驅(qū)動(dòng)器304和控制器305可實(shí)現(xiàn)定時(shí)，定距離的水箱301升降，水箱溢水口301b高為水箱301的水位高度，水箱進(jìn)水口301a與實(shí)驗(yàn)室供水管相連，水箱出水口301c與滲透儀的進(jìn)水口101a相連，可為試驗(yàn)滲透系數(shù)的測(cè)量試驗(yàn)提供固定水位；水箱出水口301c與滲透儀的圓筒出水口101c相連，可實(shí)現(xiàn)試樣的水位波動(dòng)。

4、干濕循環(huán)模塊

如圖8、9、10所示，干濕循環(huán)模塊400包括PID溫控系統(tǒng)410和三通閥門(mén)420，所述三通閥門(mén)420一端用于連接滲透儀的圓筒出水口101c，一端與PID溫控系統(tǒng)410連接，另一端用于連接水位波動(dòng)模塊的水箱出水口310c。

所述PID溫控系統(tǒng)410為一加熱系統(tǒng)，包括風(fēng)機(jī)411，電熱絲412，溫控開(kāi)關(guān)413；

風(fēng)機(jī)411通電時(shí)可向前吹出空氣，并可調(diào)節(jié)風(fēng)力大??；風(fēng)機(jī)內(nèi)裝有電熱絲412，可加熱空氣，使風(fēng)機(jī)411吹出一定溫度的空氣；溫控開(kāi)關(guān)413可控制吹出空氣的溫度。

干濕循環(huán)模塊工作原理：打開(kāi)滲透儀的圓筒出水口101c和水位波動(dòng)模塊水箱301c的閥門(mén)時(shí)，水箱301中的水流入滲透儀101中，使試樣A飽和；打開(kāi)滲透儀的圓筒出水口101c和PID溫控系統(tǒng)410的閥門(mén)時(shí)，PID溫控系統(tǒng)410向滲透儀100中吹入一定溫度的空氣，使得試樣中的水分蒸發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)干濕循環(huán)。

5、試樣變形監(jiān)測(cè)模塊

試樣變形監(jiān)測(cè)模塊500包括高清攝像頭501和一對(duì)呈一定角度連接的平面鏡502，所述高清攝像頭501和平面鏡502相對(duì)布置，設(shè)置在滲透儀100兩側(cè)。

高清攝像頭501放置在滲透儀100前方，利用平面鏡502，可拍攝試驗(yàn)過(guò)程中試樣A各個(gè)方向的變形。

試樣變形監(jiān)測(cè)模塊工作原理：通過(guò)高清攝像頭501記錄試樣各方向的試樣A變形，便于觀(guān)察。

6、傳感器采集模塊

傳感器采集模塊600包括精密孔隙水壓力傳感器601和流量計(jì)602，所述精密孔隙水壓力傳感器601安裝在滲透儀的測(cè)壓孔101b上，所述流量計(jì)602和滲透儀的圓筒出水口101c相連，所述精密孔隙水壓力傳感器601和流量計(jì)602均與外部計(jì)算機(jī)連接，用于收集存儲(chǔ)測(cè)量參數(shù)。

傳感采集模塊工作原理：利用精密孔隙水壓力傳感器601和流量計(jì)602測(cè)量試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，可提高試驗(yàn)精度，減少人為誤差。

本發(fā)明模擬潮汐的水位波動(dòng)、降雨和蒸發(fā)的干濕循環(huán)、為試樣提供豎向荷載和滲透系數(shù)測(cè)量的方法：

1、水位波動(dòng)方法

水箱出水口301c和滲透儀出水口101c相連，水箱進(jìn)水口301a和實(shí)驗(yàn)室供水管相連；通過(guò)控制器304設(shè)置電動(dòng)推桿303伸縮的距離和時(shí)間，使?jié)B透儀100內(nèi)試樣A的水位隨水箱301的升降發(fā)生變化；水位的變化可通過(guò)透明圓筒101觀(guān)察。

2、干濕循環(huán)方法

三通閥門(mén)420一端連接滲透儀出水口101c，一端連接PID溫控系統(tǒng)410，一端連接水位波動(dòng)模塊出水口301c，水位波動(dòng)模塊300提供一定的水壓。

打開(kāi)滲透儀出水口101c和水位波動(dòng)模塊出水口301c的閥門(mén)時(shí)，水箱301中的水流入滲透儀100中，使試樣A飽和；打開(kāi)滲透儀出水口101c和PID溫控系統(tǒng)410的閥門(mén)時(shí)，PID溫控系統(tǒng)410向滲透儀100中吹入一定溫度的空氣，使得試樣A中的水分蒸發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)干濕循環(huán)。

3、豎向荷載施加方法

豎向荷載施加有三種方式：豎向沖擊荷載，豎向恒靜壓荷載和豎向循環(huán)靜壓荷載。

1）豎向沖擊荷載

按豎向沖擊荷載連接方式連接，時(shí)間繼電器225和氣缸開(kāi)關(guān)213，電磁閥224組成定時(shí)電控開(kāi)關(guān)線(xiàn)路如圖3，可以根據(jù)沖擊荷載頻率，控制電磁閥224的通斷時(shí)間，從而間接控制氣缸開(kāi)關(guān)213，進(jìn)一步控制氣缸214活塞的伸出和回縮時(shí)間，以模擬環(huán)境中的沖擊荷載。

2）豎向恒靜壓荷載

如圖4，按豎向恒靜壓荷載連接方式連接，打開(kāi)空氣壓縮機(jī)211，通過(guò)氣壓調(diào)壓閥212設(shè)置好所需空氣壓力值，氣動(dòng)加載系統(tǒng)開(kāi)始工作，氣缸214在空氣壓力的推動(dòng)下對(duì)試樣A施加靜荷載，如需在一段時(shí)間后調(diào)整氣缸214壓力值大小，只需調(diào)節(jié)調(diào)壓閥，使其達(dá)到對(duì)應(yīng)的壓力值即可。

3）豎向循環(huán)靜壓荷

按豎向循環(huán)靜壓荷載連接方式連接，如圖6，所需線(xiàn)性電控開(kāi)關(guān)施加荷載的主要原理是：直流電源221給電氣比例閥222供電。電氣比例閥222可在外部電壓信號(hào)作用下改變通過(guò)開(kāi)關(guān)的氣流氣壓值大小。

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器223的作用是輸出一個(gè)線(xiàn)性變化的電壓信號(hào)，電壓信號(hào)作用于電氣比例閥222。

通過(guò)人為設(shè)定信號(hào)發(fā)生器223的電壓變化函數(shù)，進(jìn)一步通過(guò)電氣比例閥222控制輸入到氣缸214的壓力值大小，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性荷載的施加。

4、滲透系數(shù)測(cè)量方法

接通傳感采集模塊600，水箱出水口301c和滲透儀進(jìn)水口101a相連，流量計(jì)602和滲透儀出水口101c相連。打開(kāi)水箱出水口301c，使水流出，待滲透儀100內(nèi)水位穩(wěn)定時(shí)，記錄精密孔隙水壓力傳感器601和流量計(jì)602的數(shù)值，計(jì)算試驗(yàn)滲透系數(shù)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

1、通過(guò)豎向荷載模塊對(duì)試樣施加沖擊動(dòng)荷載、恒靜壓荷載和循環(huán)靜荷載。和傳統(tǒng)滲透裝置相比，本發(fā)明可以對(duì)試樣荷載前后滲透系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，得出荷載的大小、頻率、時(shí)間和加載方式對(duì)試樣滲透系數(shù)的影響；傳統(tǒng)滲透裝置僅能測(cè)得放樣時(shí)的試樣滲透系數(shù)。

2、本發(fā)明可對(duì)試樣進(jìn)行干濕循環(huán)，用來(lái)模擬降雨和蒸發(fā)。和傳統(tǒng)滲透裝置相比，本發(fā)明可以對(duì)試樣干濕循環(huán)前后滲透系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，得出干濕循環(huán)的次數(shù)、頻率和時(shí)間對(duì)試樣滲透系數(shù)的影響；傳統(tǒng)滲透裝置僅能測(cè)得放樣時(shí)的試樣滲透系數(shù)，和自然環(huán)境下存在一定區(qū)別，影響了滲透參數(shù)的準(zhǔn)確性。

3、本發(fā)明可對(duì)試樣進(jìn)行水位波動(dòng)，用來(lái)模擬潮汐的漲落。和傳統(tǒng)滲透裝置相比，本發(fā)明可以對(duì)試樣水位波動(dòng)循環(huán)前后滲透系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，得出水位波動(dòng)循環(huán)的次數(shù)、頻率和時(shí)間對(duì)試樣滲透系數(shù)的影響；傳統(tǒng)滲透裝置僅能測(cè)得放樣時(shí)的試樣滲透系數(shù)。

4、本發(fā)明可觀(guān)察試樣在試驗(yàn)過(guò)程中的形變。本發(fā)明通過(guò)試樣變形監(jiān)測(cè)模塊對(duì)試樣在豎向荷載，干濕循環(huán)，水位波動(dòng)過(guò)程中的試樣形變進(jìn)行觀(guān)察。可清楚的看見(jiàn)試樣的變化。而傳統(tǒng)滲透裝置無(wú)法觀(guān)察記錄試樣的變形。

5、本發(fā)明通過(guò)傳感器采集模塊與計(jì)算機(jī)連接采集和記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以采集連續(xù)的數(shù)據(jù)變化，使得采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)更精確，而傳統(tǒng)滲透裝置只能測(cè)得瞬時(shí)的數(shù)據(jù)。