1.本发明涉及岩土工程试验技术领域，特别是涉及一种高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构体接触渗透仪。
背景技术：2.在岩土工程中，土体是构筑物的组成物质或者作为结构体的地基。土体具有渗透性，遇水时可能发生各种类型的渗透破坏。不同土层之间或者土体与结构体之间的接触面是最易发生渗透破坏的部位。
3.在对结构体与土体之间的接触面进行渗流特性测量时，通常利用专门的渗透仪，经过多年的发展，现有的渗透仪大多分为两类，其中一类是测量竖直结构体与土体之间的接触面渗流特性，如专利号为201110231174.5的专利，另一类是测量水平结构体与土体之间的接触面渗流特性，如专利号为201510214711.3的专利，但是，现有技术中，对不同类的结构体需要使用不同种类的渗透仪进行测量，该种设置导致需要使用不同型号的渗透仪，提高了测量成本，因此亟待一种结合上述两种渗透仪的测量装置，进而降低测量成本。
技术实现要素：4.本发明的目的是提供一种高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构体接触渗透仪，以解决上述现有技术存在的问题，能够利用同一测量装置既可以实现测量水平结构体与土体之间的接触面渗流特性，又可以实现测量竖直结构体与土体之间的接触面渗流特性，提高测量装置的使用范围，从而降低测量成本。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构体接触渗透仪，包括两相对设置的支架，两所述支架之间转动连接有安装台，还包括，
6.竖向渗透件，设置在所述安装台的一个端面上，所述竖向渗透件包括第一围压件和轴向施压件，其中，所述第一围压件内设置有第一试件，所述轴向施压件用于对所述第一试件施加轴向压力；
7.水平渗透件，设置在所述安装台的另一个端面上，所述水平渗透件所在的端面与所述竖向渗透件所在的端面相邻，且所述竖向渗透件与所述水平渗透件的运动方向与所述支架平行设置，所述水平渗透件包括第二围压件和横向施压件，其中，
8.所述横向施压件通过所述第一围压件向所述第一试件施加围压，所述横向施压件通过所述第二围压件向第二试件施加轴向压力，所述轴向施压件向所述第二试件施加横向压力；
9.供水件，固定在所述支架上，所述供水件分别与所述第一试件和所述第二试件连通。
10.优选的，所述安装台上穿设有一转杆，所述转杆与所述安装台固接，所述转杆两端分别贯穿两所述支架，所述转杆与所述支架转动连接，所述转杆两端螺纹连接有固定环，所
述固定环与所述支架抵接，所述转杆通过所述固定环与所述支架可拆卸连接。
11.优选的，所述竖向渗透件还包括一安装座，所述第一围压件包括两相对设置的半圆围板，两所述半圆围板位于所述安装座内，且两所述半圆围板可拆卸连接，所述横向施压件与所述半圆围板可拆卸连接，所述第一试件位于两所述半圆围板之间，所述轴向施压件与所述第一试件顶端抵接。
12.优选的，所述轴向施压件包括与所述安装台端面固接的连接架，所述连接架上固定有位置可调的轴向施力器，所述轴向施力器活动端可拆卸连接有施力板，所述施力板远离所述轴向施力器的一端与所述第一试件顶端抵接，或所述施力板远离所述轴向施力器的一端与所述第二试件端部抵接。
13.优选的，所述连接架顶端开设有调节槽，所述轴向施力器靠近所述连接架的一侧固接有调节板，所述调节板位于所述调节槽内，所述连接架两侧壁螺纹连接有调节杆，所述调节杆末端伸入所述调节槽内，且所述调节杆末端与所述调节板螺纹连接。
14.优选的，所述水平渗透件所在的端面上开设有凹槽，所述第二围压件包括两相对设置的弧形板，两所述弧形板水平设置且两所述弧形板可拆卸连接，所述第二试件位于两所述弧形板之间，位于下方的所述弧形板设置在所述凹槽内，两所述弧形板的端面上可拆卸连接有挡板，所述横向施压件与位于上方的所述弧形板可拆卸连接，所述轴向施力器上的所述施力板伸入两所述弧形板之间，且所述施力板与所述第二试件的端部抵接。
15.优选的，所述横向施压件包括与所述安装台端面固接的支撑板，所述支撑板上固定有位置可调的横向施力器，所述横向施力器活动端与位于上方的所述弧形板或一所述半圆围板可拆卸连接，所述安装台远离所述支撑板的端面上固接有另一横向施力器，另一所述横向施力器与另一所述半圆围板可拆卸连接。
16.优选的，所述支撑板上开设有移动槽，位于所述支撑板上的所述横向施力器固接有移动板，所述支撑板两侧分别套设有卡板，所述移动板位于两所述卡板之间，两所述卡板上螺纹连接有锁止螺栓，所述锁止螺栓贯穿所述移动板，两所述卡板通过所述锁止螺栓与所述支撑板抵接。
17.优选的，所述供水件包括固定在所述支架上的供水箱和回水箱，其中，所述供水箱出水端与所述第一试件顶端连通，所述回水箱进水端与所述第一试件底端连通，或所述供水箱出水端与所述第二试件靠近所述轴向施力器的一端连通，所述回水箱进水端与所述第二试件远离所述轴向施力器的一端连通。
18.优选的，所述第一试件为竖直设置的结构体和土体，所述第二试件为水平设置的结构体和土体，且所述第二试件中的所述土体位移所述结构体上方。
19.本发明公开了以下技术效果：
20.1.通过在安装台的不同端面设置竖向渗透件和水平渗透件，通过调节安装台位置，使得渗透仪既可以测量竖直结构体与土体之间的接触面渗流特性，又可以测量水平结构体与土体之间的接触面渗流特性。
21.2.仅需要设置一轴向施压件，其中，轴向施压件既可以为第一试件提供轴向压力，又可以为第二试件提供水平压力，从而减少施力部件的数量，降低使用成本。
22.3.通过第一围压件对第一试件施加围压，通过第二围压件对第二试件施加围压，同时，横向施压件不但可以通过第一围压件对第一试件施加围压，还可以通过第二围压件
对第二试件施加围压。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为第一试件测量状态的立体图；
25.图2为图1的主视图；
26.图3为第二试件测量状态的立体图；
27.图4为第一试件与第一围压件连接关系的爆炸图；
28.图5为第一试件的结构示意图；
29.图6为第二试件的结构示意图；
30.其中，1-支架，2-安装台，3-转杆，4-固定环，5-安装座，6-半圆围板，7-连接架，8-轴向施力器，9-施力板，10-调节槽，11-调节板，12-调节杆，13-凹槽，14-弧形板，15-挡板，16-支撑板，17-横向施力器，18-移动槽，19-移动板，20-卡板，21-锁止螺栓，22-供水箱，23-回水箱，24-结构体，25-土体，26-延伸板，27-连杆，28-流速计，29-橡胶套，30-土工布。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
33.参照图1-6，本发明提供一种高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构体接触渗透仪，包括两相对设置的支架1，两支架1之间转动连接有安装台2，还包括，竖向渗透件，设置在安装台2的一个端面上，竖向渗透件包括第一围压件和轴向施压件，其中，第一围压件内设置有第一试件，轴向施压件用于对第一试件施加轴向压力；水平渗透件，设置在安装台2的另一个端面上，水平渗透件所在的端面与竖向渗透件所在的端面相邻，且竖向渗透件与水平渗透件的运动方向与支架1平行设置，水平渗透件包括第二围压件和横向施压件，其中，横向施压件通过第一围压件向第一试件施加围压，横向施压件通过第二围压件向第二试件施加轴向压力，轴向施压件向第二试件施加横向压力；供水件，固定在支架1上，供水件分别与第一试件和第二试件连通。
34.在测量竖直结构体与土体之间的接触面渗流特性时，首先制作第一试件，将第一试件放置在安装台2的一个端面上，横向施压件通过第一围压件对第一试件施加围压，同时，轴向施压件与第一试件顶端接触，轴向施压件对第一试件施加竖直方向压力，随后通过供水件供水，对第一试件的进行监测和分析，其中，可分析第一试件中的水压力、出水情况、渗透流速等，通过上述数据判断渗流破坏的发生，并分析渗透破坏的机理。当需要测量水平
结构体与土体之间的接触面渗流特性时，拆卸轴向施压件和横向施压件与第一围压件的连接，旋转安装台2，使得第二试件置于横向施压件下方，随后调节轴向施压件和横向施压件的位置，在安装台2的另一端面上安装第二试件，并在第二试件外安装第二围压件，随后将横向施压件与第二围压件连接，通过轴向施压件对第二试件靠近轴向施压件的一端施加水平压力，并通过供水件供水，以测量分析相对于数据。
35.进一步优化方案，安装台2上穿设有一转杆3，转杆3与安装台2固接，转杆3两端分别贯穿两支架1，转杆3与支架1转动连接，转杆3两端螺纹连接有固定环4，固定环4与支架1抵接，转杆3通过固定环4与支架1可拆卸连接。通过两固定环4对转杆3进行限位，当对安装台2固定时，使得两固定环4与支架1抵接，在摩擦力的作用下阻止转杆3旋转，当需要安装台2旋转时，旋转固定环4，使得固定环4离开支架1，旋转转杆3，调节安装台2的位置，使得安装台2的不同端面朝上设置，进而实现不同的测量。
36.进一步优化方案，竖向渗透件还包括一安装座5，第一围压件包括两相对设置的半圆围板6，两半圆围板6位于安装座5内，且两半圆围板6可拆卸连接，横向施压件与半圆围板6可拆卸连接，第一试件位于两半圆围板6之间，轴向施压件与第一试件顶端抵接。安装座5用来放置第一试件，将第一试件置入安装座5后，在第一试件两侧分别安装两半圆围板6，随后将两半圆围板6连接，在外部横向施压件的作用下，两半圆围板6相互靠近对第一试件施加较为均匀的围压。
37.其中，横向施压件与半圆围板6的连接方式采用现有的即可，例如螺栓连接、卡扣连接等，在此不做限定。
38.本发明的一个实施例中，半圆围板6的两端固接有延伸板26，两半圆围板6上的两延伸板26穿设有连杆27，两延伸板26通过连杆27滑动连接，连杆27的两端部螺纹连接有拆卸螺栓。通过设置延伸板26和连杆27，使得两半圆围板6便于安装和拆卸以及相互靠近或相互远离，从而便于对第一试件施加围压。
39.进一步优化方案，轴向施压件包括与安装台2端面固接的连接架7，连接架7上固定有位置可调的轴向施力器8，轴向施力器8活动端可拆卸连接有施力板9，施力板9远离轴向施力器8的一端与第一试件顶端抵接，或施力板9远离轴向施力器8的一端与第二试件端部抵接。轴向施力器8负责对第一试件施加轴向压力以及对第二试件施加水平压力，而施力板9与第一试件和第二试件接触。
40.本发明的一个实施例中，轴向施力器8上带有压力计(图中未示出)，压力计可测得轴向施力器8的输出压力。
41.其中，施力板9与轴向施力器8可拆卸连接，其目的是便于对施力板9的尺寸或形状进行更换，以使其满足第一试件和第二试件的使用需求。
42.进一步优化方案，连接架7顶端开设有调节槽10，轴向施力器8靠近连接架7的一侧固接有调节板11，调节板11位于调节槽10内，连接架7两侧壁螺纹连接有调节杆12，调节杆12末端伸入调节槽10内，且调节杆12末端与调节板11螺纹连接。调节槽10对调节板11进行限位，使得轴向施力器8仅能沿调节槽10的延伸方向运动，通过两调节杆12与连接架7和调节板11配合，使得轴向施力器8的位置可移动，该种设置使得轴向施力器8可带动施力板9的位置发生变化，以使其适用于第一试件或第二试件。
43.进一步优化方案，水平渗透件所在的端面上开设有凹槽13，第二围压件包括两相
对设置的弧形板14，两弧形板14水平设置且两弧形板14可拆卸连接，第二试件位于两弧形板14之间，位于下方的弧形板14设置在凹槽13内，两弧形板14的端面上可拆卸连接有挡板15，横向施压件与位于上方的弧形板14可拆卸连接，轴向施力器8上的施力板9伸入两弧形板14之间，且施力板9与第二试件的端部抵接。由于第二试件水平放置，因此设置凹槽13用来对弧形板14进行限位，从而对第二试件进行限位，通过横向施压件对位于上方的弧形板14施加轴向压力，即可对第二试件施加围压。而挡板15的存在是避免水流出，由于第二试件水平放置，当对第二试件进行通水时，挡板15可阻挡水流由两弧形板14的端面流出。
44.进一步的，弧形板14的两端结构可以和半圆围板6的两端结构相同，即均具有起到连接作用的延伸板26和连杆27。
45.进一步优化方案，横向施压件包括与安装台2端面固接的支撑板16，支撑板16上固定有位置可调的横向施力器17，横向施力器17活动端与位于上方的弧形板14或一半圆围板6可拆卸连接，安装台2远离支撑板16的端面上固接有另一横向施力器17，另一横向施力器17与另一半圆围板6可拆卸连接。横向施力器17采用现有的连接方式与弧形板14连接即可。而在安装台2的另一端面上的另一个横向施力器17，其作用是两横向施力器17配合，对两半圆围板6施加水平压力，从而使得两半圆围板6配合对第一试件施加围压。
46.进一步优化方案，支撑板16上开设有移动槽18，位于支撑板16上的横向施力器17固接有移动板19，支撑板16两侧分别套设有卡板20，移动板19位于两卡板20之间，两卡板20上螺纹连接有锁止螺栓21，锁止螺栓21贯穿移动板19，两卡板20通过锁止螺栓21与支撑板16抵接。在需要移动横向施力器17位置时，松开锁止螺栓21，使得卡板20不再与支撑板16抵接，移动卡板20，卡板20带动移动板19进而带动横向施力器17移动。
47.进一步优化方案，供水件包括固定在支架1上的供水箱22和回水箱23，其中，供水箱22出水端与第一试件顶端连通，回水箱23进水端与第一试件底端连通，或供水箱22出水端与第二试件靠近轴向施力器8的一端连通，回水箱23进水端与第二试件远离轴向施力器8的一端连通。供水箱22用来供水，而回水箱23用来收集水，当对第一试件进行测量时，供水箱22的出水端与第一试件顶端连通，水流通过第一试件由第一试件底端渗出并流入回水箱23内。当对第二试件进行测量时，供水箱22的出水端与第二试件靠近轴向施力器8的一端连通，随后由第一试件的另一端进入回水箱23内。
48.本发明的一个实施例中，供水箱22和回水箱23的水管上设置有流速计28。流速计28用来对进水或者出水流速进行监控。
49.进一步优化方案，第一试件为竖直设置的结构体24和土体25，第二试件为水平设置的结构体24和土体25，且第二试件中的土体25位移结构体24上方。
50.本发明的一个实施例中，第一试件和第二试件外均包覆有橡胶套29，第一试件和第二试件的两端分别设置有有土工布30。橡胶套29用来对第一试件和第二试件进行包覆，而土工布30的存在，可使得水流正常移动，但是使得土壤或土粒无法流失。
51.本发明的一个实施例中，第一试件和第二试件内均埋设有用于测量的电子器件，例如孔隙水压力传感器，环向应变片、位移传感器等，其用来测量结构体24与土体25的变化，上述测量器件以及测量方式均为现有技术，在此不做过多赘述。
52.使用原理：
53.在测量竖直结构体24与土体25之间的接触面渗流特性时，首先制作第一试件，将
第一试件放置在安装台2的一个端面上，两横向施力器17通过两半圆围板6对第一试件施加围压，同时，轴向施力器8通过施力板9对第一试件顶端施加轴向压力，随后通过供水箱22供水，对第一试件的进行监测和分析。当需要测量水平结构体与土体之间的接触面渗流特性时，拆卸轴向施力器8和横向施力器17与半圆围板6的连接，旋转安装台2，使得第二试件置于横向施力器17下方，随后调节轴向施力器8和横向施力器17的位置，在安装台2的另一端面上安装第二试件，并在第二试件外安装两弧形板14，随后将横向施力器17与位于上方的弧形板14连接，通过轴向施力器17对第二试件靠近轴向施力器17的一端施加水平压力，并通过供水箱22供水，以测量分析相对于数据。
54.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
55.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
技术特征：1.高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构体接触渗透仪，其特征在于：包括两相对设置的支架(1)，两所述支架(1)之间转动连接有安装台(2)，还包括，竖向渗透件，设置在所述安装台(2)的一个端面上，所述竖向渗透件包括第一围压件和轴向施压件，其中，所述第一围压件内设置有第一试件，所述轴向施压件用于对所述第一试件施加轴向压力；水平渗透件，设置在所述安装台(2)的另一个端面上，所述水平渗透件所在的端面与所述竖向渗透件所在的端面相邻，且所述竖向渗透件与所述水平渗透件的运动方向与所述支架(1)平行设置，所述水平渗透件包括第二围压件和横向施压件，其中，所述横向施压件通过所述第一围压件向所述第一试件施加围压，所述横向施压件通过所述第二围压件向第二试件施加轴向压力，所述轴向施压件向所述第二试件施加横向压力；供水件，固定在所述支架(1)上，所述供水件分别与所述第一试件和所述第二试件连通。2.根据权利要求1所述的高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构体接触渗透仪，其特征在于：所述安装台(2)上穿设有一转杆(3)，所述转杆(3)与所述安装台(2)固接，所述转杆(3)两端分别贯穿两所述支架(1)，所述转杆(3)与所述支架(1)转动连接，所述转杆(3)两端螺纹连接有固定环(4)，所述固定环(4)与所述支架(1)抵接，所述转杆(3)通过所述固定环(4)与所述支架(1)可拆卸连接。3.根据权利要求1所述的高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构体接触渗透仪，其特征在于：所述竖向渗透件还包括一安装座(5)，所述第一围压件包括两相对设置的半圆围板(6)，两所述半圆围板(6)位于所述安装座(5)内，且两所述半圆围板(6)可拆卸连接，所述横向施压件与所述半圆围板(6)可拆卸连接，所述第一试件位于两所述半圆围板(6)之间，所述轴向施压件与所述第一试件顶端抵接。4.根据权利要求3所述的高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构体接触渗透仪，其特征在于：所述轴向施压件包括与所述安装台(2)端面固接的连接架(7)，所述连接架(7)上固定有位置可调的轴向施力器(8)，所述轴向施力器(8)活动端可拆卸连接有施力板(9)，所述施力板(9)远离所述轴向施力器(8)的一端与所述第一试件顶端抵接，或所述施力板(9)远离所述轴向施力器(8)的一端与所述第二试件端部抵接。5.根据权利要求4所述的高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构体接触渗透仪，其特征在于：所述连接架(7)顶端开设有调节槽(10)，所述轴向施力器(8)靠近所述连接架(7)的一侧固接有调节板(11)，所述调节板(11)位于所述调节槽(10)内，所述连接架(7)两侧壁螺纹连接有调节杆(12)，所述调节杆(12)末端伸入所述调节槽(10)内，且所述调节杆(12)末端与所述调节板(11)螺纹连接。6.根据权利要求4所述的高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构体接触渗透仪，其特征在于：所述水平渗透件所在的端面上开设有凹槽(13)，所述第二围压件包括两相对设置的弧形板(14)，两所述弧形板(14)水平设置且两所述弧形板(14)可拆卸连接，所述第二试件位于两所述弧形板(14)之间，位于下方的所述弧形板(14)设置在所述凹槽(13)内，两所述弧形板(14)的端面上可拆卸连接有挡板(15)，所述横向施压件与位于上方的所述弧形板(14)可拆卸连接，所述轴向施力器(8)上的所述施力板(9)伸入两所述弧形板(14)之间，
且所述施力板(9)与所述第二试件的端部抵接。7.根据权利要求6所述的高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构体接触渗透仪，其特征在于：所述横向施压件包括与所述安装台(2)端面固接的支撑板(16)，所述支撑板(16)上固定有位置可调的横向施力器(17)，所述横向施力器(17)活动端与位于上方的所述弧形板(14)或一所述半圆围板(6)可拆卸连接，所述安装台(2)远离所述支撑板(16)的端面上固接有另一横向施力器(17)，另一所述横向施力器(17)与另一所述半圆围板(6)可拆卸连接。8.根据权利要求7所述的高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构体接触渗透仪，其特征在于：所述支撑板(16)上开设有移动槽(18)，位于所述支撑板(16)上的所述横向施力器(17)固接有移动板(19)，所述支撑板(16)两侧分别套设有卡板(20)，所述移动板(19)位于两所述卡板(20)之间，两所述卡板(20)上螺纹连接有锁止螺栓(21)，所述锁止螺栓(21)贯穿所述移动板(19)，两所述卡板(20)通过所述锁止螺栓(21)与所述支撑板(16)抵接。9.根据权利要求4所述的高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构体接触渗透仪，其特征在于：所述供水件包括固定在所述支架(1)上的供水箱(22)和回水箱(23)，其中，所述供水箱(22)出水端与所述第一试件顶端连通，所述回水箱(23)进水端与所述第一试件底端连通，或所述供水箱(22)出水端与所述第二试件靠近所述轴向施力器(8)的一端连通，所述回水箱(23)进水端与所述第二试件远离所述轴向施力器(8)的一端连通。10.根据权利要求1所述的高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构体接触渗透仪，其特征在于：所述第一试件为竖直设置的结构体(24)和土体(25)，所述第二试件为水平设置的结构体(24)和土体(25)，且所述第二试件中的所述土体(25)位移所述结构体(24)上方。
技术总结本发明公开一种高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构体接触渗透仪，包括两相对设置的支架，两支架之间转动连接有安装台，还包括，竖向渗透件，设置在安装台的一个端面上，竖向渗透件包括第一围压件和轴向施压件，其中，第一围压件内设置有第一试件，轴向施压件用于对第一试件施加轴向压力；水平渗透件，设置在安装台的另一个端面上，水平渗透件所在的端面与竖向渗透件所在的端面相邻。本发明能够利用同一测量装置既可以实现测量水平结构体与土体之间的接触面渗流特性，又可以实现测量竖直结构体与土体之间的接触面渗流特性，提高测量装置的使用范围，从而降低测量成本。从而降低测量成本。从而降低测量成本。
技术研发人员：韩观胜 陈志靖 刘日成 李博 靖洪文
受保护的技术使用者：绍兴文理学院
技术研发日：2022.06.23
技术公布日：2022/11/1
