CN113109230A - 一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水利水电工程土工试验技术领域，公开了一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***及方法，包括蓄水箱、水头供水加压装置、多用途渗透仪、渗水量量测装置、沉淀池和控制组件，蓄水箱的输出端连接水头供水加压装置，水头供水加压装置的输出端连接多用途渗透仪，多用途渗透仪的输出端连接渗水量量测装置，渗水量量测装置的输出端连接沉淀池，沉淀池的输出端连接蓄水箱的输入端，所述水头供水加压装置、多用途渗透仪和渗水量量测装置分别与控制组件电连接。

Description

一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***及方法

技术领域

本发明属于水利水电工程土工试验技术领域，具体涉及一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***及方法。

背景技术

目前随着面板堆石坝的技术发展，需对其各种原级配填筑料渗透稳定性和安全性进行室内试验验证。现有室内渗透试验存在许多不足，具体为：（1）由于原级配填筑料粗粒土粒径大，常规的渗透试验装置渗透仪尺寸较小且强度刚度较低，无法满足面板堆石坝原级配填筑料高水头试验的要求；（2）常规渗透仪垂直渗透试验和水平渗透试验采取两套不同的试验装置，试验成果的可比性差；（3）随着试样粒径的增大，渗透仪内壁的边壁绕流效应影响加大，容易造成试验成果失真；（4）常规渗透试验其试验水头压力较小、且供水设备、量测设备均为人工手动操作，存在渗透仪内水压难以保持稳定、渗透流量测量精度难以保证、数据采集效率低下等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***及方法，克服了现有技术中存在的问题。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***，包括蓄水箱、水头供水加压装置、多用途渗透仪、渗水量量测装置、沉淀池和控制组件，蓄水箱的输出端连接水头供水加压装置，水头供水加压装置的输出端连接多用途渗透仪，多用途渗透仪的输出端连接渗水量量测装置，渗水量量测装置的输出端连接沉淀池，沉淀池的输出端连接蓄水箱的输入端，所述水头供水加压装置、多用途渗透仪和渗水量量测装置分别与控制组件电连接。

优选的，所述蓄水箱的输入端通过供水管连接供水管线，蓄水箱的输出端通过连接水管连接水头供水加压装置。

优选的，所述水头供水加压装置包括水泵组合单元、压力变送器、电动调节阀、二次减压阀、耐压无缝钢管、渗透仪入水口阀门和水头供水控制组件，所述蓄水箱的输出端通过连接水管连接水泵组合单元，水泵组合单元的输出端通过耐压无缝钢管连接渗透仪入水口阀门，渗透仪入水口阀门的输出端连接多用途渗透仪，所述水泵组合单元和渗透仪入水口阀门之间的耐压无缝钢管上设置有压力变送器，所述水泵组合单元的输出端还连接电动调节阀，电动调节阀的输出端连接二次减压阀，二次减压阀的输出端连接蓄水箱的输入端，所述水泵组合单元、压力变送器和电动调节阀分别与水头供水控制组件电连接，水头供水控制组件与控制组件电连接。

优选的，所述水泵组合单元由六套单泵加压组件并联组成，分别为第一套单泵加压组件、第二套单泵加压组件、第三套单泵加压组件、第四套单泵加压组件、第五套单泵加压组件和第六套单泵加压组件，每套单泵加压组件均由进水阀门、水泵和止回阀依次通过水压管道连接组装；所述第一套单泵加压组件由第一进水阀门、第一水泵和第一止回阀依次连接组装；第二套单泵加压组件由第二进水阀门、第二水泵和第二止回阀依次连接组装；第三套单泵加压组件由第三进水阀门、第三水泵和第三止回阀依次连接组装；第四套单泵加压组件由第四进水阀门、第四水泵和第四止回阀依次连接组装；第五套单泵加压组件由第五进水阀门、第五水泵和第五止回阀依次连接组装；第六套单泵加压组件由第六进水阀门、第六水泵和第六止回阀依次连接组装，所述水泵和止回阀分别与水头供水控制组件电连接，止回阀分别与耐压无缝钢管采用法兰机械连接；所述水泵组合单元采取多级泵梯级配置，其中第一水泵的水头扬程为1.5~61m，第二水泵的水头扬程为61~101m，第三水泵的水头扬程为101~162m，第四水泵的水头扬程为162~203m，第五水泵和第六水泵的水头扬程203~350m，所述水泵组合单元通过控制组件的控制提供0~350m区间内连续稳定的加压水头。

优选的，所述多用途渗透仪包括进水端腔体、试样箱体、出水端腔体、由底涂粘结剂涂覆形成的底涂粘结剂层和由遇水膨胀材料橡胶腻子涂覆形成的遇水膨胀材料橡胶腻子层，所述底涂粘结剂均匀涂覆于试样箱体内壁形成底涂粘结剂层，遇水膨胀材料橡胶腻子均匀涂覆于底涂粘结剂层形成遇水膨胀材料橡胶腻子层，所述试样箱体的节数为一节、两节或者多节，并且进水端腔体、试样箱体和出水端腔体沿水平或者竖直方向依次通过法兰连接组装，出水端腔体连接渗水量量测装置，所述进水端腔体、试样箱体和出水端腔体连接处设置有透水板，当进水端腔体、试样箱体和出水端腔体沿水平方向依次连接时，进行水平渗透试验；当进水端腔体、试样箱体和出水端腔体沿竖直方向依次连接时，进行垂直渗透试验。

优选的，所述进水端腔体由垂直渗透试验进水口、水平渗透试验进水口、排气管和进水钢板面腔体结构组成，垂直渗透试验进水口垂直焊接于进水钢板面腔体结构左端面下侧，水平渗透试验进水口垂直焊接于进水钢板面腔体结构下端面，所述排气管垂直焊接于进水钢板面腔体结构上端面，进水钢板面腔体结构为方形腔体；所述进水钢板面腔体结构左端面设置有垂直渗透支座，当进水端腔体、试样箱体和出水端腔体沿竖直方向依次连接时，进水端腔体设置于最下端，出水端腔体设置于最上端，垂直渗透支座与固定底座或地面相接触，进行垂直渗透试验；所述出水端腔体由垂直渗透试验出水口、水平渗透试验出水口、排沙管和出水钢板面腔体结构组成，其中垂直渗透试验出水口垂直焊接于出水钢板面腔体结构上端面，水平渗透试验出水口垂直焊接于垂直渗透试验出水口右侧，排沙管垂直焊接于出水钢板面腔体结构下端面，出水钢板面腔体结构为方形腔体。

优选的，所述试样箱体包括箱体主体、盖板和渗透仪基座，箱体主体下端面设置于渗透仪基座上，箱体主体上端面与盖板固定连接，所述试样箱体为方形结构，长度为1~3m，横断面为1m×1m，所述箱体主体前后两侧面上均匀分布有测压孔，测压孔用于预埋测压延伸管，测压延伸管外接压力传感器，压力传感器与控制组件电连接，所述底涂粘结剂层和遇水膨胀材料橡胶腻子层依次涂覆于箱体主体前侧、后侧和底侧内壁，底涂粘结剂层和遇水膨胀材料橡胶腻子层依次涂覆于盖板靠近箱体主体内腔的一侧内壁；所述箱体主体和盖板均为钢板，箱体主体和盖板外侧均焊接有肋板；所述箱体主体前后两侧边上端边沿设置有箱体主体外边沿，箱体主体外边沿与盖板的边沿通过第一临边穿孔螺栓全穿孔连接，所述箱体主体外边沿和盖板靠近第一临边穿孔螺栓的内侧对应位置设置有凹槽，两个对应的凹槽内设置有第一止水胶圈；所述箱体主体上下游端面分别连接法兰接头，盖板的上下游边沿与法兰接头通过钢板内螺帽螺栓连接，并且盖板和法兰接头靠近钢板内螺帽螺栓的内侧对应位置设置有凹槽，两个对应的凹槽内设置有第二止水胶圈；所述相邻两个箱体主体的法兰接头通过第二临边穿孔螺栓全穿孔连接，并且两个法兰接头靠近第二临边穿孔螺栓的内侧对应位置设置有凹槽，两个对应的凹槽内设置有第三止水胶圈，其中法兰接头的厚度为30~40mm；所述透水板由开孔钢板外焊接透水肋板组成，透水肋板呈方形布置，所述透水板的开孔直径为5~10mm，开孔率16~20%；所述底涂粘结剂层的涂覆厚度为0.3~0.8mm，底涂粘结剂选自HYT环氧底涂剂，所述遇水膨胀材料橡胶腻子层的涂覆厚度为2~6mm。

优选的，所述渗水量量测装置包括进水管、电磁流量计、出水口阀门、量筒出水口、开关阀、连通管、排水管、大测量筒、小测量筒、磁翻板远传液位计、测量筒基座、小测量筒排水阀和大测量筒排水阀，进水管一端连接出水端腔体，进水管另一端连接量筒出水口，所述进水管和量筒出水口之间的管路上设置有电磁流量计和出水口阀门，所述大测量筒和小测量筒分别竖直固定于测量筒基座上，所述大测量筒和小测量筒之间通过连通管连通，连通管上设置有开关阀，所述小测量筒与磁翻板远传液位计连接，磁翻板远传液位计和电磁流量计分别与控制组件电连接，所述大测量筒和小测量筒底部分别通过排水管与沉淀池连接，其中大测量筒与沉淀池连接的排水管上设置有大测量筒排水阀，小测量筒与沉淀池连接的排水管上设置有小测量筒排水阀，所述量筒出水口为两个，其中两个量筒出水口分别设置于大测量筒和小测量筒正上方。

优选的，所述控制组件包括PLC柜、计算机、信号电缆和基于FLC软件开发的操作***，其中基于FLC软件开发的操作***安装于计算机中，PLC柜中设置有变频器和数显压力变送器，其中变频器和数显压力变送器分别与基于FLC软件开发的操作***连接，所述变频器和数显压力变送器通过信号电缆与水头供水加压装置、多用途渗透仪和渗水量量测装置连接。

优选的，一种如上任一项所述的新型土石坝筑坝料渗透变形试验***的试验方法，包括以下步骤：

步骤1：箱体组装，根据实例试样长度调整多用途渗透仪，当进行水平渗透试验时将多用途渗透仪沿水平方向设置，当进行垂直渗透试验时将多用途渗透仪3沿竖直方向设置；

步骤2：装填试样，将试样填装入多用途渗透仪内；

步骤3：试验加压，通过控制组件控制水头供水加压装置开启，将蓄水箱中的水加压输入多用途渗透仪，多用途渗透仪渗出水进入渗水量量测装置进行检测，接着渗出水进入沉淀池，最后进入蓄水箱1进行循环使用；

步骤4：数据采集和试验泄压。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明多用途渗透仪的试样箱体的断面尺寸加大，为1m×1m，可满足最大粒径为300mm原级配填筑料的渗透特性试验，且制样标准可控性强，制样操作方便快捷，避免缩尺效应，能够精准的反应实际情况；本发明多用途渗透仪采用钢板焊接肋板的结构设计，肋板呈间距10cm方形布置，提升了多用途渗透仪的强度刚度，可进行最大试验水压为3.5MPa的渗透特性试验；

（2）本发明多用途渗透仪的试样箱体内壁依次涂覆有底涂粘结剂层和遇水膨胀材料橡胶腻子层，底涂粘结剂层对试样箱体内壁和遇水膨胀材料橡胶腻子层均具有具有粘结力，当试样饱和过程中，柔性颗粒胶凝涂料层在遇水后产生膨胀变形，并充满本发明试样箱体内壁与试样接触面的所有不规则表面、空穴及间隙，同时产生较大接触压力，从而降低渗透试验过程中边壁渗流，使渗透试验更符合实际情况，渗透试验成果更精准、可靠；

（3）本发明渗水量量测装置通过磁翻板远传液位计与电磁流量计组合使用的方式，在满足渗水量测量精度和准确度的前提下，扩大了流量测量范围，当渗水量较小时，采用磁翻板远传液位计进行单筒法测量，当渗水量较大时，采用磁翻板远传液位计进行双筒法测量，当渗水量继续增大时，采用电磁流量计测量，满足大尺寸渗透仪不同试验水头作用下渗水量的测量要求，并且在磁翻板远传液位计测量流量时，还设置了单筒法测量与双筒法测量两种模式，扩大了磁翻板远传液位计适用量程范围，同时保证具有足够的精度，测量精度和自动化程度高、适用范围广；渗水量量测装置可更改测量模式的全自动数据采集模块，自动化程度高，操作方便，即提高了渗透变形试验渗水量测量的准确度又提高了测试效率，同时减少人力，降低试验成本；

（4）本发明水头供水加压装置的水泵组合单元可提供0~350m区间内连续稳定的试验水头，尾水减压组件包括电动调节阀和二次减压阀，确保尾水低压力排入蓄水箱，本发明通过多级水泵梯级配置组合方式，能提供0~350m区间内从低压到高压水头渗透特性试验水头，供水压力稳定，压力范围广，压力控制精准高，自动化程度高，解决了高水头室内渗透试验供水供压问题；

（5）本发明提供了一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***，测试精度高，自动化程度高，减少人为操作导致的误差，操作简单，通过改变多用途渗透仪试样箱体连接方式，既能开展水平渗透试验，又能开展垂直渗透试验，实现一箱多用，可以更为科学地分析同一模型垂直与水平渗透试验结果，大大节约了成本。

附图说明

图1、本发明一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***的结构示意图；

图2、本发明一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***的工艺流程图

图3、本发明一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***的多用途渗透仪结构示意图；

图4、本发明图3局部A处放大右视剖视图；

图5、本发明图3局部B处放大剖视图；

图6、本发明图3局部C处放大左视剖视图；

图7、本发明一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***的渗水量量测装置结构示意图。

附图标记说明

1、蓄水箱，2、水头供水加压装置，3、多用途渗透仪，4、渗水量量测装置，5、沉淀池，6、控制组件，7、供水管，8、连接水管，9、水泵组合单元，10、压力变送器，11、电动调节阀，12、二次减压阀，13、耐压无缝钢管，14、渗透仪入水口阀门，15、水头供水控制组件，16、进水阀门，17、水泵，18、止回阀，19、进水端腔体，20、试样箱体，21、出水端腔体，22、底涂粘结剂层，23、遇水膨胀材料橡胶腻子层，24、垂直渗透支座，25、测压孔，26、肋板，27、第一临边穿孔螺栓，28、第一止水胶圈，29、法兰接头，30、钢板内螺帽螺栓，31、第二止水胶圈，32、第二临边穿孔螺栓，33、第三止水胶圈，34、进水管，35、电磁流量计，36、出水口阀门，37、量筒出水口，38、开关阀，39、连通管，40排水管，41、大测量筒，42、小测量筒，43、磁翻板远传液位计，44、测量筒基座，45、小测量筒排水阀，46、大测量筒排水阀，47、透水板；

6-1、PLC柜，6-2、计算机、6-3、信号电缆；

16-1、第一进水阀门，17-1、第一水泵，18-1、第一止回阀；

16-2、第二进水阀门，17-2、第二水泵，18-2第二止回阀；

16-3、第三进水阀门，17-3、第三水泵，18-3、第三止回阀；

16-4、第四进水阀门，17-4、第四水泵，18-4、第四止回阀；

16-5、第五进水阀门，17-5、第五水泵，18-5、第五止回阀；

16-6、第六进水阀门，17-6、第六水泵，18-6、第六止回阀；

19-1、垂直渗透试验进水口，19-2、水平渗透试验进水口，19-3、排气管，19-4、进水钢板面腔体结构；

21-1、垂直渗透试验出水口，21-2、水平渗透试验出水口，21-3、排沙管，21-4、出水钢板面腔体结构；

20-1、箱体主体，20-2、盖板，20-3、渗透仪基座，20-1-1、箱体主体外边沿。

具体实施方式

下面结合实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

如图1所示，本发明公开了一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***，包括蓄水箱1、水头供水加压装置2、多用途渗透仪3、渗水量量测装置4、沉淀池5和控制组件6，蓄水箱1的输出端连接水头供水加压装置2，水头供水加压装置2的输出端连接多用途渗透仪3，多用途渗透仪3的输出端连接渗水量量测装置4，渗水量量测装置4的输出端连接沉淀池5，沉淀池5的输出端连接蓄水箱1的输入端，所述水头供水加压装置2、多用途渗透仪3和渗水量量测装置4分别与控制组件6电连接。

实施例2

优选的，如图1所示，所述蓄水箱1的输入端通过供水管7连接供水管线，蓄水箱1的输出端通过连接水管8连接水头供水加压装置2。

优选的，如图1所示，供水管7与蓄水箱1进水口相连，蓄水箱1出水口经连接水管8与水头供水加压装置2连接，水头供水加压装置2经信号电缆6-3与控制组件6连接，水头供水加压装置2经耐压无缝钢管13与多用途渗透仪3的垂直渗透试验进水口19-1和水平渗透试验进水口19-2连接，多用途渗透仪3的箱体外侧设有多个测压孔25，测压孔25用于预埋测压延伸管，测压延伸管外接压力传感器，压力传感器与控制组件6电连接，垂直渗透试验出水口21-1和水平渗透试验出水口21-2经进水管34与渗水量量测装置4连接，渗水量量测装置4与沉淀池5连接，沉淀池5经连接水管8与蓄水箱1相连形成循环用水***，水头供水加压装置2经、压力传感器和渗水量量测装置4经信号电缆6-3与控制组件6相连反馈试验数据。

所述测压延伸管长度为25cm，由于多用途渗透仪3的截面为1m×1m，测压延伸管设置为25cm，可测的距离多用途渗透仪3内壁25cm处的压力，测量较为准确。

实施例3

优选的，如图1、2所示，所述水头供水加压装置2包括水泵组合单元9、压力变送器10、电动调节阀11、二次减压阀12、耐压无缝钢管13、渗透仪入水口阀门14和水头供水控制组件15，所述蓄水箱1的输出端通过连接水管8连接水泵组合单元9，水泵组合单元9的输出端通过耐压无缝钢管13连接渗透仪入水口阀门14，渗透仪入水口阀门14的输出端连接多用途渗透仪3，所述水泵组合单元9和渗透仪入水口阀门14之间的耐压无缝钢管13上设置有压力变送器10，所述水泵组合单元9的输出端还连接电动调节阀11，电动调节阀11的输出端连接二次减压阀12，二次减压阀12的输出端连接蓄水箱1的输入端，所述水泵组合单元9、压力变送器10和电动调节阀11分别与水头供水控制组件15电连接，水头供水控制组件15与控制组件6电连接。

所述水头供水控制组件15为PLC控制组件。

优选的，如图1、2所示，所述水泵组合单元9由六套单泵加压组件并联组成，分别为第一套单泵加压组件、第二套单泵加压组件、第三套单泵加压组件、第四套单泵加压组件、第五套单泵加压组件和第六套单泵加压组件，每套单泵加压组件均由进水阀门16、水泵17和止回阀18依次通过水压管道连接组装；所述第一套单泵加压组件由第一进水阀门16-1、第一水泵17-1和第一止回阀18-1依次连接组装；第二套单泵加压组件由第二进水阀门16-2、第二水泵17-2和第二止回阀18-2依次连接组装；第三套单泵加压组件由第三进水阀门16-3、第三水泵17-3和第三止回阀18-3依次连接组装；第四套单泵加压组件由第四进水阀门16-4、第四水泵17-4和第四止回阀18-4依次连接组装；第五套单泵加压组件由第五进水阀门16-5、第五水泵17-5和第五止回阀18-5依次连接组装；第六套单泵加压组件由第六进水阀门16-6、第六水泵17-6和第六止回阀18-6依次连接组装，所述水泵和止回阀分别与水头供水控制组件15电连接，止回阀分别与耐压无缝钢管13采用法兰机械连接。

所述单泵加压组件的套数可以根据所需的加压水头进行调整。

所述水泵组合单元9采取多级泵梯级配置，其中第一水泵17-1的水头扬程为1.5~61m，第二水泵17-2的水头扬程为61~101m，第三水泵17-3的水头扬程为101~162m，第四水泵17-4的水头扬程为162~203m，第五水泵17-5和第六水泵17-6的水头扬程203~350m，所述水泵组合单元9通过控制组件6的控制提供0~350m区间内连续稳定的加压水头，水泵的额定流量为0~42m³/h，多泵联合控制最高供水流量120m³/h，水泵从启动到达到预定工作频率时长设置为3s，水泵从关闭到停止工作时长设置为15s。

优选的，所述当试验所需加压水头小于第一水泵17-1的起始工作加压水头时，开启第一水泵17-1后调整电动调节阀11的开度，控制回流水量达到稳定输出试验所需加压水头。

当加压水头小于1.5m时候，利用水泵控制水压稳定性差，本发明采用第一水泵17-1持续供给1.5m的水头值，然后通过控制电动调节阀11的开度，调节供压水头，电动调节阀11开度越大，供压水头越小。

实施例4

优选的，如图1、3、6所示，所述多用途渗透仪3包括进水端腔体19、试样箱体20、出水端腔体21、由底涂粘结剂涂覆形成的底涂粘结剂层22和由遇水膨胀材料橡胶腻子涂覆形成的遇水膨胀材料橡胶腻子层23，所述底涂粘结剂均匀涂覆于试样箱体20内壁形成底涂粘结剂层22，遇水膨胀材料橡胶腻子均匀涂覆于底涂粘结剂层22形成遇水膨胀材料橡胶腻子层23，所述试样箱体20的节数为一节、两节或者多节，并且进水端腔体19、试样箱体20和出水端腔体21沿水平或者竖直方向依次通过法兰连接组装，出水端腔体21连接渗水量量测装置4，所述进水端腔体19、试样箱体20和出水端腔体21连接处设置有透水板47，当进水端腔体19、试样箱体20和出水端腔体21沿水平方向依次连接时，进行水平渗透试验；当进水端腔体19、试样箱体20和出水端腔体21沿竖直方向依次连接时，进行垂直渗透试验。

本发明通过调整进水端腔体19、试样箱体20和出水端腔体21的空间布置，可进行水平渗透试验和垂直渗透试验，当进水端腔体19、试样箱体20和出水端腔体21水平方向依次连接时，可进行水平渗透试验；当水端腔体19、试样箱体20和出水端腔体21竖直方向依次连接时，可进行垂直渗透试验，一套装置完成两种渗透试验，大大降低了试验成本。

所述进水端腔体19用于平衡水压，使得试样进水端受压断面水压稳定均衡；试样箱体20用于装填试样，可以满足最大粒径300mm以下粗颗粒土试样的渗透试验；出水端腔体21用于收集试样断面的渗透水，并确保试样出水端水流的自由排出；透水板47的作用是在确保试验水自由透过板体的同时，透水板47对试样起到支撑定型作用。

优选的，如图1、3所示，所述进水端腔体19由垂直渗透试验进水口19-1、水平渗透试验进水口19-2、排气管19-3和进水钢板面腔体结构19-4组成，垂直渗透试验进水口19-1垂直焊接于进水钢板面腔体结构19-4左端面下侧，水平渗透试验进水口19-2垂直焊接于进水钢板面腔体结构19-4下端面，所述排气管19-3垂直焊接于进水钢板面腔体结构19-4上端面，进水钢板面腔体结构19-4为方形腔体；所述进水钢板面腔体结构19-4左端面设置有垂直渗透支座24，当进水端腔体19、试样箱体20和出水端腔体21沿竖直方向依次连接时，进水端腔体19设置于最下端，出水端腔体21设置于最上端，垂直渗透支座24与固定底座或地面相接触，进行垂直渗透试验；所述出水端腔体21由垂直渗透试验出水口21-1、水平渗透试验出水口21-2、排沙管21-3和出水钢板面腔体结构21-4组成，其中垂直渗透试验出水口21-1垂直焊接于出水钢板面腔体结构21-4上端面，水平渗透试验出水口21-2垂直焊接于垂直渗透试验出水口21-1右侧，排沙管21-3垂直焊接于出水钢板面腔体结构21-4下端面，出水钢板面腔体结构21-4为方形腔体。

所述垂直渗透试验进水口19-1用于垂直渗透试验时进水，水平渗透试验进水口19-2用于水平渗透试验时进水。

所述垂直渗透试验进水口21-1、水平渗透试验进水口21-2用于带压试验用水装置连接渗透仪器，排气管19-3排除进水端腔体19和试样饱和时孔隙中的空气。

优选的，如图1、3所示，所述试样箱体20包括箱体主体20-1、盖板20-2和渗透仪基座20-3，箱体主体20-1下端面设置于渗透仪基座20-3上，箱体主体20-1上端面与盖板20-2固定连接，所述试样箱体20为方形结构，长度为1~3m，横断面为1m×1m，所述箱体主体20-1前后两侧面上均匀分布有测压孔25，测压孔25用于预埋测压延伸管，测压延伸管长度为25cm，测压延伸管外接压力传感器，压力传感器与控制组件6电连接，所述底涂粘结剂层22和遇水膨胀材料橡胶腻子层23依次涂覆于箱体主体20-1前侧、后侧和底侧内壁，底涂粘结剂层22和遇水膨胀材料橡胶腻子层23依次涂覆于盖板20-2靠近箱体主体20-1内腔的一侧内壁；所述箱体主体20-1和盖板20-2均为钢板，箱体主体20-1和盖板20-2外侧均焊接有肋板26，所述肋板26呈间距10cm方形布置，肋板26的强度和刚度满足在最大3.5MPa试验水头作用下，每节试样箱体20长度2m范围内变形值小于2mm，这样设置可以避免试样箱体20的变形量对试验的影响。

如图1、3、4、5所示，所述箱体主体20-1前后两侧边上端边沿设置有箱体主体外边沿20-1-1，箱体主体外边沿20-1-1与盖板20-2的边沿通过第一临边穿孔螺栓27全穿孔连接，所述箱体主体外边沿20-1-1和盖板20-2靠近第一临边穿孔螺栓27的内侧对应位置设置有凹槽，两个对应的凹槽内设置有第一止水胶圈28；所述箱体主体20-1上下游端面分别连接法兰接头29，盖板20-2的上下游边沿与法兰接头29通过钢板内螺帽螺栓30连接，并且盖板20-2和法兰接头29靠近钢板内螺帽螺栓30的内侧对应位置设置有凹槽，两个对应的凹槽内设置有第二止水胶圈31；所述相邻两个箱体主体20-1的法兰接头29通过第二临边穿孔螺栓32全穿孔连接，并且两个法兰接头29靠近第二临边穿孔螺栓32的内侧对应位置设置有凹槽，两个对应的凹槽内设置有第三止水胶圈33，其中法兰接头29的厚度为30~40mm。

所述透水板47由开孔钢板外焊接透水肋板组成，透水肋板呈方形布置，透水肋板的强度和刚度满足在最大3.5MPa试验水头作用下，每1m长度范围内变形值小于2mm，所述透水板47的开孔直径为5~10mm，开孔率16~20%。

所述底涂粘结剂层22的涂覆厚度为0.3~0.8mm，底涂粘结剂选自HYT环氧底涂剂，所述遇水膨胀材料橡胶腻子层23的涂覆厚度为2~6mm。

所述箱体主体20-1用于装填试样，盖板20-2用于对装填后的试样进行密封。试样箱体20长度1~3m，横断面为1m×1m，即满足该试验相应粒径对试样长度和宽度的要求，又能方便水平渗透试验试样制备，便于试验操作。

所述肋板26的作用用于增加渗透仪箱体整体的强度和刚度，防止在高水压作用下，箱体发生严重的位移变形，进而影响试样的稳定性和试验的精准度；肋板7的强度和刚度满足在最大3.5MPa试验水头作用下，每节试样箱体20长度2m范围内变形值小于2mm，其作用在确保满足试验需求的前提下，允许适当的变形值，节约渗透仪造价，同时所允许的变形值在内壁涂刷遇水膨胀材料橡胶腻子的变形补偿下，处于可接受状态。

所述透水板47开孔直径8mm，保障试样中的细颗粒有足够的通道尺寸被水流带出，同时又能保障试样的稳定，根据以往试验经验，被水流搬运的试样粒径基本小于8mm，开孔率16~20%，在确保透水板整体透水能力，防止开孔率过小，影响试样渗流水的排除，开孔太大降低了钢板的强度和刚度。

所述底涂粘结剂对试样箱体20的内壁和遇水膨胀材料橡胶腻子都具有粘结力，底涂粘结剂涂抹厚度为0.3~0.8mm，在渗透水压为3.5MPa条件下，渗透仪试样箱体20与底涂粘结剂之间、底涂粘结剂与遇水膨胀材料橡胶腻子之间粘结稳固，不产生离层。

实施例5

优选的，如图1、7所示，所述渗水量量测装置4包括进水管34、电磁流量计35、出水口阀门36、量筒出水口37、开关阀38、连通管39、排水管40、大测量筒41、小测量筒42、磁翻板远传液位计43、测量筒基座44、小测量筒排水阀45和大测量筒排水阀46，进水管34一端连接出水端腔体21，进水管34另一端连接量筒出水口37，所述进水管34和量筒出水口37之间的管路上设置有电磁流量计35和出水口阀门36，所述大测量筒41和小测量筒42分别竖直固定于测量筒基座44上，所述大测量筒41和小测量筒42之间通过连通管39连通，连通管39上设置有开关阀38，所述小测量筒42与磁翻板远传液位计43连接，磁翻板远传液位计43和电磁流量计35分别与控制组件6电连接，所述大测量筒41和小测量筒42底部分别通过排水管40与沉淀池5连接，其中大测量筒41与沉淀池5连接的排水管40上设置有大测量筒排水阀46，小测量筒42与沉淀池5连接的排水管40上设置有小测量筒排水阀45，所述量筒出水口37为两个，其中两个量筒出水口37分别设置于大测量筒41和小测量筒42正上方。

所述进水管34包括前端进水管和后端进水管，前端进水管输入端通过第一法兰接头与多用途渗透仪3的垂直渗透试验出水口21-1水平渗透试验出水口21-2连接，所述前端进水管输出端通过两个第二法兰接头与电磁流量计35连接，其中一个第二法兰接头设置于电磁流量计35输入端，另一个第二法兰接头设置于电磁流量计35输出端，所述后端进水管输入端与设置于电磁流量计35输出端的第二法兰接头连接，后端进水管输出端连接量筒出水口37，所述前端进水管随着靠近电磁流量计35的方向其内径逐渐减小，并且前端进水管的内径大于后端进水管的内径。将前端进水管设置成靠近渗透试验出水口直径大，靠近后端进水管直径小的形式，这样设置可有效保证电磁流量计35的测量精度。

如图1、7所示，所述大测量筒41和小测量筒42之间通过两个连通管39连通，其中一个连通管39设置于大测量筒41和小测量筒42下侧，另一个连通管39设置于大测量筒41和小测量筒42上侧，所述两个连通管39相互平行，并且两个连通管39上均设置有开关阀38，并且两个连通管39分别与测量筒基座44平行。

优选的，所述大测量筒41和小测量筒42的高度相同，并且大测量筒41的直径大于小测量筒42的直径。

优选的，所述磁翻板远传液位计43包括液位浮球、磁翻板、测量管柱和磁翻板远传液位计控制组件，其中测量管柱与小测量筒42连通，液位浮球设置于测量管柱内，所述测量管柱一侧设置有由多个磁翻板排列组成的磁翻板柱，其中磁翻板柱的高度与测量管柱的高度相同，所述磁翻板远传液位计控制组件设置于测量管柱顶部，其中磁翻板远传液位计控制组件分别与多个磁翻板电连接，并且磁翻板远传液位计控制组件与控制组件6电连接，所述磁翻板柱一侧设置有刻度，用于随时观察磁翻板的翻动位置。

所述磁翻板远传液位计控制组件将磁翻板的翻转信号传递给全自动数据采集模块，能实现该功能的设备均可使用，全自动数据采集模块为现有技术。

实施例6

优选的，如图1所示，所述控制组件6包括PLC柜6-1、计算机6-2、信号电缆6-3和基于FLC软件开发的操作***，其中基于FLC软件开发的操作***安装于计算机6-2中，PLC柜6-1中设置有变频器和数显压力变送器，其中变频器和数显压力变送器分别与基于FLC软件开发的操作***连接，所述变频器和数显压力变送器通过信号电缆6-3与水头供水加压装置2、多用途渗透仪3和渗水量量测装置4连接。

所述基于FLC软件开发的操作***由试验压力控制模块、试验数据采集模块、试验数据处理模块、试验数据保存模块和设备控制模块组成，其中试验数据采集模块、试验数据处理模块和试验数据保存模块依次连接，试验压力控制模块与设备控制模块连接，通过输入试验水压数据、自动采集渗透仪不同观测点水头压力、渗流量数据，然后输出渗透特征曲线和渗透特征参数数据，例如：所述控制组件6通过采集压力变送器10的数据，采用变频器调节水泵组合单元9的功率和电动调节阀11的开度，自动调节供水压力的大小。

实施例7

优选的，一种如上任一项所述的高水头大流量组合式大型渗透变形试验***的试验方法，包括以下步骤：

步骤1：箱体组装，根据实例试样长度调整多用途渗透仪3，当进行水平渗透试验时将多用途渗透仪3沿水平方向设置，当进行垂直渗透试验时将多用途渗透仪3沿竖直方向设置；

步骤2：装填试样，将试样填装入多用途渗透仪3内；

步骤3：试验加压，通过控制组件6控制水头供水加压装置2开启，将蓄水箱1中的水加压输入多用途渗透仪3，多用途渗透仪3渗出水进入渗水量量测装置4进行检测，接着渗出水进入沉淀池5，最后进入蓄水箱1进行循环使用。

实施例8

对填筑料最大粒径为200mm的垫层料和反滤料进行水平渗透特性试验，其中垫层料长3.0m，反滤料长1.0m，试验最大水头200m，渗透初始坡降宜为0.02~0.03，递增值为0.05，0.10，0.15，0.20，0.30，0.40，0.50，0.70，1.00，1.50，2.00，以后按1.00~2.00递增。

步骤1，箱体组装；

根据实例试样长度确定需要2节试样箱体20，根据水平渗透试验类型将进进水端腔体19、试样箱体20和出水端腔体21水平向依次通过法兰接头29连接组装，采用堵板密封垂直渗透试验进水口19-1。

步骤2，装填试样：

对试样箱体20内壁涂刷对钢板和柔性颗粒胶凝涂料均都具有粘结力的底涂粘结剂层22，然后粘铺遇水膨胀材料橡胶腻子层23；按照试验要求装填试样，打开排气管19-3对试样进行滴水饱和，饱和后试样采用微膨胀补偿收缩混凝土密封试样表面，在混凝土初凝前，拧紧盖板20-2的螺栓，使得盖板20-2与箱体主体20-1密封严密。

步骤3，试验加压：

1）打开供水管7将蓄水箱1注水至高于水泵腔体顶部1.0m，打开进水阀门（16-1~16-6），确保渗透仪入水口阀门14处于关门状态，打开水泵（17-1~17-6）的排气阀，使得所有水泵腔体内充满水，排气阀排出水呈现圆柱形且无气泡时关闭排气阀；打开控制组件6，检查压力变送器10、水泵组合单元9、电动调节阀11的工作状态，确保所有部件正常工作；检查所有设备的严密性确保装置无渗漏，打开水平渗透试验进水口19-2逐级加压进行水平渗透试验。

2）启动第一水泵17-1，根据试验起始水头要求调整电动调节阀11的开度，待控制组件6控制界面显示的水头压力满足试验所需加压水头为止，打开渗透仪入水口阀门14进行试验；根据渗透试验要求的渗透坡降，通过减小电动调节阀11的开度提高试验加压水头0.06m，直至试验所需加压水头大于第一水泵17-1的起始工作加压水头为止，此时控制组件6自动采集并储存各级加压水头试验参数；当试验所需加压水头大于第一水泵17-1的起始工作加压水头时，保持第一水泵17-1启动，在控制组件6中输入所需加压水头值，控制组件6自动调整第一水泵17-1的工作频率，使第一水泵17-1的加压水头满足试验要求，此时控制组件6根据压力变送器10反馈的水泵出口端压力动态调节第一水泵17-1工作频率和电动调节阀11的开度，进而维持在此试验加压水头下第一水泵17-1输出水压稳定，稳压排出的尾水经电动调节阀11和二次减压阀12的消能减压作用后，由排水管排入蓄水箱1，试验过程中，控制组件6自动采集并储存各级加压水头试验参数；当试验所需加压水头大于第一水泵17-1的最大工作加压水头时，即加压水头大于61m时，控制组件6自动关闭第一水泵17-1，通过第一止回阀18-1防止水流回流，启动第二水泵17-2，提供试验所需加压水头值，后续水头调整及稳压如上所述，根据试验水头的需要，依次启动第二水泵17-2、第三水泵17-3、第四水泵17-4为试验提供稳定的水头压力，直至试验加压水头达到要求的200m；在此过程中多用途渗透仪3渗出水进入渗水量量测装置4，接着渗出水进入沉淀池5，最后进入蓄水箱1进行循环使用；

3）小测量筒42的直径为15cm，大测量筒41的直径为30cm；当渗水量较小时，多用途渗透仪3渗出水流量较小，采用单筒法测量流量，关闭大测量筒41和小测量筒42之间的开关阀38，水流进入小测量筒42，液位浮球随水位的升高而升高，磁翻板发生相应翻转，每间隔时间T控制组件6自动记录液面升高增量，根据输入直径计算实时水流量（30s内液面升高增量20cm，因此实时水流量为0.43m³/h）；当小测量筒42水位即将升高至筒顶面时，打开小测量筒排水阀45放水，等筒内水排光之后关闭小测量筒排水阀45继续测量；

当渗水量超过单筒法测量限值后，将控制组件6模式设置改为双筒法测量，分别输入大测量筒41直径30cm和小测量筒42直径15cm，打开大测量筒41和小测量筒42之间的开关阀38，保证大测量筒41和小测量筒42连通，液位浮球随水位的升高而升高，磁翻板发生相应翻转，每间隔时间T控制组件6自动记录液面升高增量，根据输入直径计算实时水流量（30s内液面升高增量20cm，因此实时水流量为2.12m³/h）；当大测量筒41和小测量筒42水位即将升高至筒顶面时，打开测量大测量筒排水阀46和小测量筒排水阀45放水，等筒内水排光之后关闭大测量筒排水阀46和小测量筒排水阀45继续测量；

当渗水量继续增大，此时打开大测量筒41与小测量筒42下的大测量筒排水阀46和小测量筒排水阀45；

步骤4，数据采集和试验泄压

1）数据采集：

每提高一个水头，待水流稳定后，利用控制组件6采集压力变送器10的水压力数据并上传至试验数据采集模块，采集电磁流量计35和磁翻板远传液位计43的流量数据并上传至试验数据采集模块，及时绘制水力坡降i和渗流速度v曲线lgi-lgv曲线，根据曲线变化，及时调整每级水头的持续时间和水头的级差。

2）试验泄压

试验完成后，为保持多用途渗透仪3内试样的稳定和设备安全，超高水头渗透试验采用逐级递减缓慢泄压，每级水压递减不超10m，相邻两级间隔5min，泄压至5m水头时，及时关闭阀门43；直至泄压至0m水头，保存试验数据，关闭控制组件6。

试验验证：

采用以上实施例8的试验***及试验方法，对实施过程中超高水头渗透特性试验水头加压装置的供压能力和稳定压力能力进行了测定，测试结果见表1：

表1 实施例8的供压能力和稳压能力测试结果

从表1可以看出，本发明加压水头从1m到200m，每个水头值下数据最大值和数据最小差差距小，精度标准差小，因此稳定压力能力强，水压波动小，并且供压能力强，可达到200m的加压水头。

本发明的工作原理如下：

本发明包括蓄水箱1、水头供水加压装置2、多用途渗透仪3、渗水量量测装置4、沉淀池5和控制组件6，供水管7与蓄水箱1进水口相连，蓄水箱1出水口经连接水管8与水头供水加压装置2连接，水头供水加压装置2经信号电缆6-3与控制组件6连接，水头供水加压装置2经耐压无缝钢管13与多用途渗透仪3的垂直渗透试验进水口19-1和水平渗透试验进水口19-2连接，多用途渗透仪3的箱体外侧设有多个测压孔25，测压孔25用于预埋测压延伸管，测压延伸管长度为25cm，测压延伸管外接压力传感器，压力传感器与控制组件6电连接，垂直渗透试验出水口21-1和水平渗透试验出水口21-2经进水管34与渗水量量测装置4连接，渗水量量测装置4与沉淀池5连接，沉淀池5经连接水管8与蓄水箱1相连形成循环用水***，水头供水加压装置2经、压力传感器和渗水量量测装置4经信号电缆6-3与控制组件6相连反馈试验数据，完成水平或者垂直渗透试验。

本发明多用途渗透仪的试样箱体的断面尺寸加大，为1m×1m，可满足最大粒径为300mm原级配填筑料的渗透特性试验，且制样标准可控性强，制样操作方便快捷，避免缩尺效应，能够精准的反应实际情况；本发明多用途渗透仪采用钢板焊接肋板的结构设计，肋板呈间距10cm方形布置，提升了多用途渗透仪的强度刚度，可进行最大试验水压为3.5MPa的渗透特性试验。

本发明多用途渗透仪的试样箱体内壁依次涂覆有底涂粘结剂层和遇水膨胀材料橡胶腻子层，底涂粘结剂层对试样箱体内壁和遇水膨胀材料橡胶腻子层均具有具有粘结力，当试样饱和过程中，柔性颗粒胶凝涂料层在遇水后产生膨胀变形，并充满本发明试样箱体内壁与试样接触面的所有不规则表面、空穴及间隙，同时产生较大接触压力，从而降低渗透试验过程中边壁渗流，使渗透试验更符合实际情况，渗透试验成果更精准、可靠。

本发明渗水量量测装置通过磁翻板远传液位计与电磁流量计组合使用的方式，在满足渗水量测量精度和准确度的前提下，扩大了流量测量范围，当渗水量较小时，采用磁翻板远传液位计进行单筒法测量，当渗水量较大时，采用磁翻板远传液位计进行双筒法测量，当渗水量继续增大时，采用电磁流量计测量，满足大尺寸渗透仪不同试验水头作用下渗水量的测量要求，并且在磁翻板远传液位计测量流量时，还设置了单筒法测量与双筒法测量两种模式，扩大了磁翻板远传液位计适用量程范围，同时保证具有足够的精度，测量精度和自动化程度高、适用范围广；渗水量量测装置可更改测量模式的全自动数据采集模块，自动化程度高，操作方便，即提高了渗透变形试验渗水量测量的准确度又提高了测试效率，同时减少人力，降低试验成本。

本发明水头供水加压装置的水泵组合单元可提供0~350m区间内连续稳定的试验水头，尾水减压组件包括电动调节阀和二次减压阀，确保尾水低压力排入蓄水箱，本发明通过多级水泵梯级配置组合方式，能提供0~350m区间内从低压到高压水头渗透特性试验水头，供水压力稳定，压力范围广，压力控制精准高，自动化程度高，解决了高水头室内渗透试验供水供压问题。

本发明提供了一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***，测试精度高，自动化程度高，减少人为操作导致的误差，操作简单，通过改变多用途渗透仪试样箱体连接方式，既能开展水平渗透试验，又能开展垂直渗透试验，实现一箱多用，可以更为科学地分析同一模型垂直与水平渗透试验结果，大大节约了成本。

上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***，其特征在于：包括蓄水箱（1）、水头供水加压装置（2）、多用途渗透仪（3）、渗水量量测装置（4）、沉淀池（5）和控制组件（6），蓄水箱（1）的输出端连接水头供水加压装置（2），水头供水加压装置（2）的输出端连接多用途渗透仪（3），多用途渗透仪（3）的输出端连接渗水量量测装置（4），渗水量量测装置（4）的输出端连接沉淀池（5），沉淀池（5）的输出端连接蓄水箱（1）的输入端，所述水头供水加压装置（2）、多用途渗透仪（3）和渗水量量测装置（4）分别与控制组件（6）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***，其特征在于：所述蓄水箱（1）的输入端通过供水管（7）连接供水管线，蓄水箱（1）的输出端通过连接水管（8）连接水头供水加压装置（2）。

3.根据权利要求2所述的一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***，其特征在于：所述水头供水加压装置（2）包括水泵组合单元（9）、压力变送器（10）、电动调节阀（11）、二次减压阀（12）、耐压无缝钢管（13）、渗透仪入水口阀门（14）和水头供水控制组件（15），所述蓄水箱（1）的输出端通过连接水管（8）连接水泵组合单元（9），水泵组合单元（9）的输出端通过耐压无缝钢管（13）连接渗透仪入水口阀门（14），渗透仪入水口阀门（14）的输出端连接多用途渗透仪（3），所述水泵组合单元（9）和渗透仪入水口阀门（14）之间的耐压无缝钢管（13）上设置有压力变送器（10），所述水泵组合单元（9）的输出端还连接电动调节阀（11），电动调节阀（11）的输出端连接二次减压阀（12），二次减压阀（12）的输出端连接蓄水箱（1）的输入端，所述水泵组合单元（9）、压力变送器（10）和电动调节阀（11）分别与水头供水控制组件（15）电连接，水头供水控制组件（15）与控制组件（6）电连接。

4.根据权利要求3所述的一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***，其特征在于：所述水泵组合单元（9）由六套单泵加压组件并联组成，分别为第一套单泵加压组件、第二套单泵加压组件、第三套单泵加压组件、第四套单泵加压组件、第五套单泵加压组件和第六套单泵加压组件，每套单泵加压组件均由进水阀门（16）、水泵（17）和止回阀（18）依次通过水压管道连接组装；所述第一套单泵加压组件由第一进水阀门（16-1）、第一水泵（17-1）和第一止回阀（18-1）依次连接组装；第二套单泵加压组件由第二进水阀门（16-2）、第二水泵（17-2）和第二止回阀（18-2）依次连接组装；第三套单泵加压组件由第三进水阀门（16-3）、第三水泵（17-3）和第三止回阀（18-3）依次连接组装；第四套单泵加压组件由第四进水阀门（16-4）、第四水泵（17-4）和第四止回阀（18-4）依次连接组装；第五套单泵加压组件由第五进水阀门（16-5）、第五水泵（17-5）和第五止回阀（18-5）依次连接组装；第六套单泵加压组件由第六进水阀门（16-6）、第六水泵（17-6）和第六止回阀（18-6）依次连接组装，所述水泵和止回阀分别与水头供水控制组件（15）电连接，止回阀分别与耐压无缝钢管（13）采用法兰机械连接；所述水泵组合单元（9）采取多级泵梯级配置，其中第一水泵（17-1）的水头扬程为1.5~61m，第二水泵（17-2）的水头扬程为61~101m，第三水泵（17-3）的水头扬程为101~162m，第四水泵（17-4）的水头扬程为162~203m，第五水泵（17-5）和第六水泵（17-6）的水头扬程203~350m，所述水泵组合单元（9）通过控制组件（6）的控制提供0~350m区间内连续稳定的加压水头。

5.根据权利要求3所述的一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***，其特征在于：所述多用途渗透仪（3）包括进水端腔体（19）、试样箱体（20）、出水端腔体（21）、由底涂粘结剂涂覆形成的底涂粘结剂层（22）和由遇水膨胀材料橡胶腻子涂覆形成的遇水膨胀材料橡胶腻子层（23），所述底涂粘结剂均匀涂覆于试样箱体（20）内壁形成底涂粘结剂层（22），遇水膨胀材料橡胶腻子均匀涂覆于底涂粘结剂层（22）形成遇水膨胀材料橡胶腻子层（23），所述试样箱体（20）的节数为一节、两节或者多节，并且进水端腔体（19）、试样箱体（20）和出水端腔体（21）沿水平或者竖直方向依次通过法兰连接组装，出水端腔体（21）连接渗水量量测装置（4），所述进水端腔体（19）、试样箱体（20）和出水端腔体（21）连接处设置有透水板（47），当进水端腔体（19）、试样箱体（20）和出水端腔体（21）沿水平方向依次连接时，进行水平渗透试验；当进水端腔体（19）、试样箱体（20）和出水端腔体（21）沿竖直方向依次连接时，进行垂直渗透试验。

6.根据权利要求5所述的一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***，其特征在于：所述进水端腔体（19）由垂直渗透试验进水口（19-1）、水平渗透试验进水口（19-2）、排气管（19-3）和进水钢板面腔体结构（19-4）组成，垂直渗透试验进水口（19-1）垂直焊接于进水钢板面腔体结构（19-4）左端面下侧，水平渗透试验进水口（19-2）垂直焊接于进水钢板面腔体结构（19-4）下端面，所述排气管（19-3）垂直焊接于进水钢板面腔体结构（19-4）上端面，进水钢板面腔体结构（19-4）为方形腔体；所述进水钢板面腔体结构（19-4）左端面设置有垂直渗透支座（24），当进水端腔体（19）、试样箱体（20）和出水端腔体（21）沿竖直方向依次连接时，进水端腔体（19）设置于最下端，出水端腔体（21）设置于最上端，垂直渗透支座（24）与固定底座或地面相接触，进行垂直渗透试验；所述出水端腔体（21）由垂直渗透试验出水口（21-1）、水平渗透试验出水口（21-2）、排沙管（21-3）和出水钢板面腔体结构（21-4）组成，其中垂直渗透试验出水口（21-1）垂直焊接于出水钢板面腔体结构（21-4）上端面，水平渗透试验出水口（21-2）垂直焊接于垂直渗透试验出水口（21-1）右侧，排沙管（21-3）垂直焊接于出水钢板面腔体结构（21-4）下端面，出水钢板面腔体结构（21-4）为方形腔体。

7.根据权利要求5所述的一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***，其特征在于：所述试样箱体（20）包括箱体主体（20-1）、盖板（20-2）和渗透仪基座（20-3），箱体主体（20-1）下端面设置于渗透仪基座（20-3）上，箱体主体（20-1）上端面与盖板（20-2）固定连接，所述试样箱体（20）为方形结构，长度为1~3m，横断面为1m×1m，所述箱体主体（20-1）前后两侧面上均匀分布有测压孔（25），测压孔（25）用于预埋测压延伸管，测压延伸管外接压力传感器，压力传感器与控制组件（6）电连接，所述底涂粘结剂层（22）和遇水膨胀材料橡胶腻子层（23）依次涂覆于箱体主体（20-1）前侧、后侧和底侧内壁，底涂粘结剂层（22）和遇水膨胀材料橡胶腻子层（23）依次涂覆于盖板（20-2）靠近箱体主体（20-1）内腔的一侧内壁；所述箱体主体（20-1）和盖板（20-2）均为钢板，箱体主体（20-1）和盖板（20-2）外侧均焊接有肋板（26）；所述箱体主体（20-1）前后两侧边上端边沿设置有箱体主体外边沿（20-1-1），箱体主体外边沿（20-1-1）与盖板（20-2）的边沿通过第一临边穿孔螺栓（27）全穿孔连接，所述箱体主体外边沿（20-1-1）和盖板（20-2）靠近第一临边穿孔螺栓（27）的内侧对应位置设置有凹槽，两个对应的凹槽内设置有第一止水胶圈（28）；所述箱体主体（20-1）上下游端面分别连接法兰接头（29），盖板（20-2）的上下游边沿与法兰接头（29）通过钢板内螺帽螺栓（30）连接，并且盖板（20-2）和法兰接头（29）靠近钢板内螺帽螺栓（30）的内侧对应位置设置有凹槽，两个对应的凹槽内设置有第二止水胶圈（31）；所述相邻两个箱体主体（20-1）的法兰接头（29）通过第二临边穿孔螺栓（32）全穿孔连接，并且两个法兰接头（29）靠近第二临边穿孔螺栓（32）的内侧对应位置设置有凹槽，两个对应的凹槽内设置有第三止水胶圈（33），其中法兰接头（29）的厚度为30~40mm；所述透水板（47）由开孔钢板外焊接透水肋板组成，透水肋板呈方形布置，所述透水板（47）的开孔直径为5~10mm，开孔率16~20%；所述底涂粘结剂层（22）的涂覆厚度为0.3~0.8mm，底涂粘结剂选自HYT环氧底涂剂，所述遇水膨胀材料橡胶腻子层（23）的涂覆厚度为2~6mm。

8.根据权利要求5所述的一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***，其特征在于：所述渗水量量测装置（4）包括进水管（34）、电磁流量计（35）、出水口阀门（36）、量筒出水口（37）、开关阀（38）、连通管（39）、排水管（40）、大测量筒（41）、小测量筒（42）、磁翻板远传液位计（43）、测量筒基座（44）、小测量筒排水阀（45）和大测量筒排水阀（46），进水管（34）一端连接出水端腔体（21），进水管（34）另一端连接量筒出水口（37），所述进水管（34）和量筒出水口（37）之间的管路上设置有电磁流量计（35）和出水口阀门（36），所述大测量筒（41）和小测量筒（42）分别竖直固定于测量筒基座（44）上，所述大测量筒（41）和小测量筒（42）之间通过连通管（39）连通，连通管（39）上设置有开关阀（38），所述小测量筒（42）与磁翻板远传液位计（43）连接，磁翻板远传液位计（43）和电磁流量计（35）分别与控制组件（6）电连接，所述大测量筒（41）和小测量筒（42）底部分别通过排水管（40）与沉淀池（5）连接，其中大测量筒（41）与沉淀池（5）连接的排水管（40）上设置有大测量筒排水阀（46），小测量筒（42）与沉淀池（5）连接的排水管（40）上设置有小测量筒排水阀（45），所述量筒出水口（37）为两个，其中两个量筒出水口（37）分别设置于大测量筒（41）和小测量筒（42）正上方。

9.根据权利要求8所述的一种新型土石坝筑坝料渗透变形试验***，其特征在于：所述控制组件（6）包括PLC柜（6-1）、计算机（6-2）、信号电缆（6-3）和基于FLC软件开发的操作***，其中基于FLC软件开发的操作***安装于计算机（6-2）中，PLC柜（6-1）中设置有变频器和数显压力变送器，其中变频器和数显压力变送器分别与基于FLC软件开发的操作***连接，所述变频器和数显压力变送器通过信号电缆（6-3）与水头供水加压装置（2）、多用途渗透仪（3）和渗水量量测装置（4）连接。

10.一种如权利要求1~9任一项所述的新型土石坝筑坝料渗透变形试验***的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：箱体组装，根据实例试样长度调整多用途渗透仪（3），当进行水平渗透试验时将多用途渗透仪（3）沿水平方向设置，当进行垂直渗透试验时将多用途渗透仪（3）沿竖直方向设置；

步骤2：装填试样，将试样填装入多用途渗透仪（3）内；

步骤3：试验加压，通过控制组件（6）控制水头供水加压装置（2）开启，将蓄水箱（1）中的水加压输入多用途渗透仪（3），多用途渗透仪（3）渗出水进入渗水量量测装置（4）进行检测，接着渗出水进入沉淀池（5），最后进入蓄水箱（1）进行循环使用；

步骤4：数据采集和试验泄压。

Images