專利名稱：一種測(cè)定管涌發(fā)展過(guò)程中孔隙率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)定管涌發(fā)展過(guò)程中孔隙率的方法。
背景技術(shù)：
管涌是一種十分主要的堤壩滲透破壞形式，其發(fā)展過(guò)程涉及孔隙水滲流、可動(dòng)細(xì)顆粒侵蝕運(yùn)移、多孔介質(zhì)變形等眾多復(fù)雜力學(xué)行為，且伴隨著孔隙率的不斷變化。確定管涌發(fā)展過(guò)程中任意時(shí)刻土體孔隙率是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)管涌發(fā)展過(guò)程的關(guān)鍵，對(duì)于全面客觀認(rèn)識(shí)管涌機(jī)理、正確預(yù)測(cè)管涌發(fā)展過(guò)程具有十分重要的理論及實(shí)際意義。然而由于管涌發(fā)生發(fā)展過(guò)程的隱蔽性，目前關(guān)于管涌發(fā)展過(guò)程中孔隙率變化規(guī)律的研究未有報(bào)道，已有滲流應(yīng)力耦合研究中常用的孔隙率模型都沒(méi)有針對(duì)管涌問(wèn)題的特殊性，均沒(méi)有考慮管涌發(fā)展過(guò)程中可動(dòng)細(xì)顆粒流失引起的質(zhì)量損失問(wèn)題，因此不能用于管涌問(wèn)題研究。發(fā)明人在2011年8月23日提交了《一種滲流侵蝕應(yīng)力耦合管涌試驗(yàn)裝置》的專利申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)枮?01110242127. O。該申請(qǐng)中，發(fā)明人提供了一種滲流侵蝕應(yīng)力耦合管涌試驗(yàn)裝置，如圖I所示，包括底座1，多孔鋼板11，壓力室2，試樣3，熱縮管4，蓋帽5，卵石濾層
6,頂蓋7,軸向加壓桿8,軸向加壓器9,出水管10,光電傳感器12,電阻應(yīng)變片13,量杯14。 底座I內(nèi)布置漏槽，底座I上部布置壓力室2,壓力室2的上部布置頂蓋7 ;出水管10的一端與底座I底部出口連接、另一端延伸入量杯14 ;試樣3布置在壓力室2內(nèi)置于底座I上， 試樣3與底座I之間布置多孔鋼板11，試樣3的外側(cè)緊密包裹熱縮管4、頂部布置蓋帽5，蓋帽5內(nèi)填充卵石濾層6 ;軸向加壓桿8的一端穿過(guò)頂蓋7與蓋帽5接觸、另一端與軸向加壓器9連接；光電傳感器12布置在出水管10的管身上；電阻應(yīng)變片13布置在熱縮管4上。 多孔鋼板11的通孔孔徑為O. 075mm-5mm。一般米用O. 075mm直徑、2mm直徑、5mm直徑的通孔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。滲透加壓器通過(guò)管路與蓋帽5連接，圍壓加壓器通過(guò)管路與底座I底部連接， 且與壓力室2連通，位移傳感器布置在軸向加壓桿8的頂端，應(yīng)變數(shù)據(jù)采集器與電阻應(yīng)變片 13連接，孔隙水壓力傳感器通過(guò)管路與底座I上方的多孔鋼板11連接。該裝置能夠考慮孔隙水滲流-細(xì)顆粒侵蝕運(yùn)移-土體變形等多相多場(chǎng)耦合效應(yīng)對(duì)土體管涌發(fā)展過(guò)程的影響，能夠跟蹤監(jiān)測(cè)處于三向受壓狀態(tài)的土體，在滲流作用下，其中可動(dòng)細(xì)顆粒含量、孔隙率、滲透性、沉降量等指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。但是由于發(fā)明人研究的局限，發(fā)明人并沒(méi)有能夠準(zhǔn)確掌握測(cè)定管涌發(fā)展過(guò)程中孔隙率的方法，因而制約了對(duì)管涌發(fā)展機(jī)理研究的深入。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，在發(fā)明人進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)上，提供一種利用滲流侵蝕應(yīng)力耦合管涌試驗(yàn)裝置進(jìn)行測(cè)定管涌發(fā)展過(guò)程中孔隙率的方法。技術(shù)方案本發(fā)明所述的測(cè)定管涌發(fā)展過(guò)程中孔隙率的方法，利用發(fā)明人發(fā)明的滲流侵蝕應(yīng)力耦合管涌試驗(yàn)裝置進(jìn)行，主要包括如下步驟(I)根據(jù)試樣的填筑干密度及飽和需水量確定填筑試樣的初始孔隙率;確定試樣試驗(yàn)初始時(shí)刻體積應(yīng)變?chǔ)纽?。為O ;確定試驗(yàn)初始時(shí)刻細(xì)顆粒流失量乂為O ;(2)在O h時(shí)段，通過(guò)位移傳感器監(jiān)測(cè)的沉降量除以試樣高度獲得軸向應(yīng)變 ε !;通過(guò)粘貼在試樣中部的電阻應(yīng)變片采集獲取環(huán)向應(yīng)變?chǔ)?2 ;根據(jù)三軸試驗(yàn)中體積應(yīng)變 ε ν、軸向應(yīng)變?chǔ)?I及環(huán)向應(yīng)變?chǔ)?2的關(guān)系εν Oe1 J 2ε2，確定h時(shí)刻試樣的體積應(yīng)變S。；(3)在O h時(shí)段，采集h時(shí)刻的細(xì)顆粒流失量< ;(4)根據(jù)以下公式，計(jì)算O tQ時(shí)段中tQ時(shí)刻的孔隙率氣;
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定管涌發(fā)展過(guò)程中孔隙率的方法，其特征在于包括如下步驟(1)根據(jù)試樣的填筑干密度及飽和需水量確定填筑試樣的初始孔隙率Φ。；確定試樣試驗(yàn)初始時(shí)刻體積應(yīng)變?chǔ)纽?。為O ;確定試驗(yàn)初始時(shí)刻的細(xì)顆粒流失量乂為O ;(2)在O h時(shí)段，通過(guò)位移傳感器監(jiān)測(cè)的沉降量除以試樣高度獲得軸向應(yīng)變?chǔ)?;通過(guò)粘貼在試樣中部的電阻應(yīng)變片采集獲取環(huán)向應(yīng)變?chǔ)? ;根據(jù)三軸試驗(yàn)中體積應(yīng)變?chǔ)纽?、軸向應(yīng)變?chǔ)? 及環(huán)向應(yīng)變?chǔ)?2的關(guān)系ε ν = ε 1+2 ε .2，確定t(l時(shí)刻試樣的體積應(yīng)變；(3)在O h時(shí)段，采集h時(shí)刻細(xì)顆粒流失量;(4)根據(jù)以下公式，計(jì)算O tQ時(shí)段中tQ時(shí)刻的孔隙率氣；
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)定管涌發(fā)展過(guò)程中孔隙率的方法，通過(guò)測(cè)試初始孔隙率、體積應(yīng)變、細(xì)顆粒流失量等參數(shù)，進(jìn)而確定管涌發(fā)展過(guò)程中某一時(shí)刻孔隙率。本發(fā)明提供的測(cè)定管涌發(fā)展過(guò)程中孔隙率的方法可以解決管涌發(fā)展過(guò)程中土體孔隙率演變過(guò)程無(wú)法確定的老問(wèn)題，將為建立預(yù)報(bào)管涌發(fā)生發(fā)展過(guò)程的數(shù)學(xué)模型提供重要的理論基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G01N15/08GK102608013SQ20121005413
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者何淑媛, 盛金昌, 羅玉龍, 詹美禮, 速寶玉 申請(qǐng)人:河海大學(xué)