一、产品简介

TD50123-CSC型粗粒土垂直渗透变形仪由鬼谷子论坛资料库手机版依据GB/T 50123-2019《土工试验方法标准》开发生产，并符合DL/T 5356-2006《水电水利工程粗粒土试验规程》及SL 237-056-1999《水电水力工程粗粒土试验规程》相关要求。本仪器采用渗透水流自下而上的试验方式，主要用于测定粗颗粒土在渗流作用下的垂直渗透系数，以及细颗粒随渗流逐渐流失的临界坡降（管涌）和土体整体浮动时的破坏坡降（流土），适用于水利工程、土木工程等领域粗粒土渗透特性的试验研究。

二、技术参数

三、仪器结构

本仪器主要由以下部件组成（其余辅助工具由实验室自行配备）：

1.机箱：承载试件桶、供水系统及加荷设备的主体框架。

2.试件桶：包括上桶、中桶、下桶及配套法兰，用于装填试样并形成封闭渗透空间（内径300mm，高600mm）。

3.供水箱：不锈钢材质，用于储存试验用水（保持常水头），通过软管向试件桶供水。

4.溢流水箱：用于调节系统水位平衡，确保试验过程中水头稳定。

5.加荷设备：包含活塞杆、加荷框架、加荷杠杆及百分表支架，用于对试样施加垂直压力（模拟不同上覆荷载）。

6.溢流水箱提升设备：用于精确调节溢流水箱高度，控制渗透水头差。

7.触摸屏：集成控制与数据显示功能，支持试验参数设置与实时监测。

8.软管：连接供水箱、试件桶及溢流水箱，用于水流传输。

9.量测设备：测压管（用于监测渗透过程中各点水头变化，间距通常为10cm左右）。

四、试样制备

（一）扰动试样制备

1.土样选取与分析：从风干、松散的土样中选取具有代表性的部分，进行颗粒分析试验，确定试样的颗粒级配并绘制级配曲线。

2.仪器适配性检查：根据试验土样的最大粒径，确保仪器内径≥5倍试样最大粒径（若常规仪器内径不满足要求，需定制大直径渗透变形仪，或对超粒径颗粒单独处理）。

3.试样质量计算：根据目标干密度（ρd）及试样高度（h），按公式md=ρd×π×(D/2)²×h计算所需试样质量（D为试筒内直径300mm）。

4.装填要求：

为减少粗细颗粒分离，保证试样均匀性，需分层装填（每层级配一致），并酌加试样质量1%~2%的水分拌和均匀。

装填分层厚度：砂土一般为2~3cm；砂砾石及砂卵石为d85（累计颗粒含量85%对应的粒径）的1.5~2.0倍；总厚度要求：砂土≥10cm，细砾石≥15cm，中粗砾石20~25cm，卵石≥d85的3~5倍（需包含试样中最大颗粒）。

5.压实处理：采用击实锤分层击实（风化石渣或易碎土料可采用振动加密法），直至达到目标干密度。

（二）原状试样制备

1.取样位置：选择具有代表性地层和渗流流态条件的部位（如防渗墙底部、坝基内部、水流出逸段、抗渗强度较低处等）。

2.土柱切削：在取样点挖取尺寸大于试样尺寸的土柱，去除表面扰动土后，用削土工具缓慢修整至圆形目标尺寸。

3.衬垫与固定：土柱底面铺设平整砂垫层，套入试样筒身（筒身与土样间隙均匀），埋设中间测压管（间距约10cm），随后在土样周围浇注膨胀快凝水泥砂浆（配合比：水灰比0.65、灰砂比1:1，掺20%生石膏、20%氯化钙、0.005%铝粉），养护24小时至具有一定强度。

4.试样安装：切断土柱后连同筒身运至室内，削平试样下端，依次放置下透水板及斜透水板，连接上下进水口与供水管。

五、试样饱和

试样装填完成后，需采用热水饱和法排除内部空气，具体步骤如下：

1.测量试样实际厚度，向供水箱注入热水（温度≥室温，避免气泡堵塞孔隙），使水位略高于试样底部。

2.缓慢提升供水箱（每次提升1cm），待水位与试样内水位齐平时停10分钟，确保水充分渗入；重复此过程直至供水箱水位升至试样顶部，使水自下而上缓慢渗透饱和试样。

3.饱和过程中同步开启相应测压管，观察水位变化，确保气体完全排出。

六、使用步骤

1.试件桶组装：取下上桶及中桶，在下透水板表面铺设一层滤网（防止细颗粒流失），滤网边缘涂抹防水材料（油泥或橡皮泥密封），将中桶法兰与下桶法兰对齐并用螺栓紧固。

2.初始饱和：将右侧不锈钢供水箱水位下降至低位，注入适量热水；打开试件桶下桶下方阀门及上方排气阀，向桶内冲水排气（排气孔出水即表示下桶已充满水）；随后缓慢提升供水箱水位（每次1cm），待水位与试样内水位齐平后停10分钟，继续提升，使水自底部向上渗入饱和试样。

3.初始渗透坡降设置：当试样筒水位达到溢流口位置时，根据试样细粒含量初步判断渗透变形类型（管涌或流土），设定初始渗透坡降及递增值（参考经验值：细粒含量高时初始坡降宜小，如0.05~0.1；粗粒为主时可适当增大）。

4.渗透试验监测：

每调节一次渗透坡降后，静置30分钟至1小时，期间测记各测压管水位（精确至毫米），并用量筒测读渗水量3次（每次间隔10~20分钟，取平均值）；同步记录水温、室温。

观察并记录试验现象：水的浑浊度、气泡冒出情况、细颗粒跳动/移动/流失状态、土体悬浮或整体浮动迹象、渗流量及测压管水位变化等。

若连续4次测得的渗水量及水位基本稳定且无异常现象（如细颗粒流失加剧），则提升至下一级水头（按设定递增值调整）。

5.试验终止：当渗透坡降增至某一值时，若出现临界坡降（管涌：细颗粒开始大量流失）或破坏坡降（流土：土体整体浮动或悬浮），或水头无法继续增加时，结束试验。

七、仪器保养

1.清洁与排水：试验结束后立即排空供水箱、试件桶及管路内的积水，防止长期存放导致金属部件氧化生锈。

2.试样清理：彻底清除试件桶内的残留土样，确保桶内壁无黏附颗粒，保持桶体清洁。

3.台面维护：擦拭仪器台面，确保无污渍残留。

4.断电安全：试验完成后关闭电源开关，断开电源连接，避免长时间通电引发安全隐患。

注意事项：

试验用水建议采用纯净水或蒸馏水，减少杂质对测压管及管路的堵塞风险；

操作过程中避免剧烈震动仪器，防止试样桶连接部位松动；

定期检查各密封部件（如法兰螺栓、防水材料）的完整性，确保试验密封性；

触摸屏操作时避免尖锐物体触碰，防止屏幕损坏。