一、產品簡介

TD50123-CSC型粗粒土垂直滲透變形儀由河北天棋星子檢測設備有限公司依據(jù)GB/T 50123-2019《土工試驗方法標準》開發(fā)生產，并符合DL/T 5356-2006《水電水利工程粗粒土試驗規(guī)程》及SL 237-056-1999《水電水力工程粗粒土試驗規(guī)程》相關要求。本儀器采用滲透水流自下而上的試驗方式，主要用于測定粗顆粒土在滲流作用下的垂直滲透系數(shù)，以及細顆粒隨滲流逐漸流失的臨界坡降（管涌）和土體整體浮動時的破壞坡降（流土），適用于水利工程、土木工程等領域粗粒土滲透特性的試驗研究。

二、技術參數(shù)

三、儀器結構

本儀器主要由以下部件組成（其余輔助工具由實驗室自行配備）：

1.機箱：承載試件桶、供水系統(tǒng)及加荷設備的主體框架。

2.試件桶：包括上桶、中桶、下桶及配套法蘭，用于裝填試樣并形成封閉滲透空間（內徑300mm，高600mm）。

3.供水箱：不銹鋼材質，用于儲存試驗用水（保持常水頭），通過軟管向試件桶供水。

4.溢流水箱：用于調節(jié)系統(tǒng)水位平衡，確保試驗過程中水頭穩(wěn)定。

5.加荷設備：包含活塞桿、加荷框架、加荷杠桿及百分表支架，用于對試樣施加垂直壓力（模擬不同上覆荷載）。

6.溢流水箱提升設備：用于精確調節(jié)溢流水箱高度，控制滲透水頭差。

7.觸摸屏：集成控制與數(shù)據(jù)顯示功能，支持試驗參數(shù)設置與實時監(jiān)測。

8.軟管：連接供水箱、試件桶及溢流水箱，用于水流傳輸。

9.量測設備：測壓管（用于監(jiān)測滲透過程中各點水頭變化，間距通常為10cm左右）。

四、試樣制備

（一）擾動試樣制備

1.土樣選取與分析：從風干、松散的土樣中選取具有代表性的部分，進行顆粒分析試驗，確定試樣的顆粒級配并繪制級配曲線。

2.儀器適配性檢查：根據(jù)試驗土樣的最大粒徑，確保儀器內徑≥5倍試樣最大粒徑（若常規(guī)儀器內徑不滿足要求，需定制大直徑滲透變形儀，或對超粒徑顆粒單獨處理）。

3.試樣質量計算：根據(jù)目標干密度（ρd）及試樣高度（h），按公式md=ρd×π×(D/2)2×h計算所需試樣質量（D為試筒內直徑300mm）。

4.裝填要求：

為減少粗細顆粒分離，保證試樣均勻性，需分層裝填（每層級配一致），并酌加試樣質量1%~2%的水分拌和均勻。

裝填分層厚度：砂土一般為2~3cm；砂礫石及砂卵石為d85（累計顆粒含量85%對應的粒徑）的1.5~2.0倍；總厚度要求：砂土≥10cm，細礫石≥15cm，中粗礫石20~25cm，卵石≥d85的3~5倍（需包含試樣中最大顆粒）。

5.壓實處理：采用擊實錘分層擊實（風化石渣或易碎土料可采用振動加密法），直至達到目標干密度。

（二）原狀試樣制備

1.取樣位置：選擇具有代表性地層和滲流流態(tài)條件的部位（如防滲墻底部、壩基內部、水流出逸段、抗?jié)B強度較低處等）。

2.土柱切削：在取樣點挖取尺寸大于試樣尺寸的土柱，去除表面擾動土后，用削土工具緩慢修整至圓形目標尺寸。

3.襯墊與固定：土柱底面鋪設平整砂墊層，套入試樣筒身（筒身與土樣間隙均勻），埋設中間測壓管（間距約10cm），隨后在土樣周圍澆注膨脹快凝水泥砂漿（配合比：水灰比0.65、灰砂比1:1，摻20%生石膏、20%氯化鈣、0.005%鋁粉），養(yǎng)護24小時至具有一定強度。

4.試樣安裝：切斷土柱后連同筒身運至室內，削平試樣下端，依次放置下透水板及斜透水板，連接上下進水口與供水管。

五、試樣飽和

試樣裝填完成后，需采用熱水飽和法排除內部空氣，具體步驟如下：

1.測量試樣實際厚度，向供水箱注入熱水（溫度≥室溫，避免氣泡堵塞孔隙），使水位略高于試樣底部。

2.緩慢提升供水箱（每次提升1cm），待水位與試樣內水位齊平時停10分鐘，確保水充分滲入；重復此過程直至供水箱水位升至試樣頂部，使水自下而上緩慢滲透飽和試樣。

3.飽和過程中同步開啟相應測壓管，觀察水位變化，確保氣體完全排出。

六、使用步驟

1.試件桶組裝：取下上桶及中桶，在下透水板表面鋪設一層濾網（防止細顆粒流失），濾網邊緣涂抹防水材料（油泥或橡皮泥密封），將中桶法蘭與下桶法蘭對齊并用螺栓緊固。

2.初始飽和：將右側不銹鋼供水箱水位下降至低位，注入適量熱水；打開試件桶下桶下方閥門及上方排氣閥，向桶內沖水排氣（排氣孔出水即表示下桶已充滿水）；隨后緩慢提升供水箱水位（每次1cm），待水位與試樣內水位齊平后停10分鐘，繼續(xù)提升，使水自底部向上滲入飽和試樣。

3.初始滲透坡降設置：當試樣筒水位達到溢流口位置時，根據(jù)試樣細粒含量初步判斷滲透變形類型（管涌或流土），設定初始滲透坡降及遞增值（參考經驗值：細粒含量高時初始坡降宜小，如0.05~0.1；粗粒為主時可適當增大）。

4.滲透試驗監(jiān)測：

每調節(jié)一次滲透坡降后，靜置30分鐘至1小時，期間測記各測壓管水位（精確至毫米），并用量筒測讀滲水量3次（每次間隔10~20分鐘，取平均值）；同步記錄水溫、室溫。

觀察并記錄試驗現(xiàn)象：水的渾濁度、氣泡冒出情況、細顆粒跳動/移動/流失狀態(tài)、土體懸浮或整體浮動跡象、滲流量及測壓管水位變化等。

若連續(xù)4次測得的滲水量及水位基本穩(wěn)定且無異?，F(xiàn)象（如細顆粒流失加?。?，則提升至下一級水頭（按設定遞增值調整）。

5.試驗終止：當滲透坡降增至某一值時，若出現(xiàn)臨界坡降（管涌：細顆粒開始大量流失）或破壞坡降（流土：土體整體浮動或懸?。蛩^無法繼續(xù)增加時，結束試驗。

七、儀器保養(yǎng)

1.清潔與排水：試驗結束后立即排空供水箱、試件桶及管路內的積水，防止長期存放導致金屬部件氧化生銹。

2.試樣清理：徹底清除試件桶內的殘留土樣，確保桶內壁無黏附顆粒，保持桶體清潔。

3.臺面維護：擦拭儀器臺面，確保無污漬殘留。

4.斷電安全：試驗完成后關閉電源開關，斷開電源連接，避免長時間通電引發(fā)安全隱患。

注意事項：

試驗用水建議采用純凈水或蒸餾水，減少雜質對測壓管及管路的堵塞風險；

操作過程中避免劇烈震動儀器，防止試樣桶連接部位松動；

定期檢查各密封部件（如法蘭螺栓、防水材料）的完整性，確保試驗密封性；

觸摸屏操作時避免尖銳物體觸碰，防止屏幕損壞。