粗粒土垂直滲透變形儀是依據(jù)DL/T5356-2006《水電水利工程粗粒土試驗(yàn)規(guī)程》設(shè)計(jì)的專用儀器，主要用于測(cè)定粗顆粒土的垂直滲透系數(shù)、臨界坡降和破壞坡降。其工作原理是通過金屬圓筒試樣容器，從底部進(jìn)水，模擬滲流從下至上的工況，并通過測(cè)量各點(diǎn)水壓和滲流量來評(píng)估土體的滲透穩(wěn)定性。
一、粗粒土垂直滲透變形儀操作前的準(zhǔn)備工作
正式試驗(yàn)開始前，充分的準(zhǔn)備是確保試驗(yàn)順利和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的基礎(chǔ)。
1.儀器檢查：首先將下進(jìn)水口與供水管連接，向儀器內(nèi)充水，仔細(xì)檢查各部件是否存在堵塞或漏水現(xiàn)象。完成后，降低供水箱，使儀器內(nèi)水位與下透水板的下沿齊平。
2.安裝濾網(wǎng)與止水：取下試樣筒頂蓋，在下透水板上鋪設(shè)濾網(wǎng)，并沿筒身壁與濾網(wǎng)之間的接觸縫隙涂抹一圈止水材料，防止?jié)B水短路影響試驗(yàn)結(jié)果。
3.排氣：開啟所有的測(cè)壓孔開關(guān)，使其處于排氣狀態(tài)，確保后續(xù)測(cè)壓管路中無氣泡殘留。
二、試樣的裝填與飽和
試樣的制備和飽和過程對(duì)試驗(yàn)結(jié)果至關(guān)重要，需嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
1.分層裝填：試樣宜分3~5層裝填，且每層應(yīng)保持相同的級(jí)配。裝填分層厚度也有講究：砂類土一般為2-3厘米，礫類土則為試樣最大粒徑的1.5-2倍。為減少粗細(xì)顆粒分離，可酌情添加相當(dāng)于試樣質(zhì)量1%-2%的水，拌和均勻后再進(jìn)行裝填。
2.擊實(shí)加密：將每份稱好的試樣均勻分層裝入試筒，并用擊實(shí)錘擊實(shí)至要求的高度。對(duì)于風(fēng)化石渣或擊碎的土料，可采用振動(dòng)加密法。
3.毛細(xì)管飽和：試樣飽和采用毛細(xì)管飽和法。調(diào)節(jié)供水箱高度，使其水位略高于試樣底面，然后緩慢提升供水箱。每提升1厘米，需穩(wěn)定10分鐘后再繼續(xù)提升。隨著試樣內(nèi)水位上升，依次接通相應(yīng)的測(cè)壓管，待水從出水口溢出，表明試樣已充分飽和。此時(shí)各測(cè)壓管水位應(yīng)與出水口水位齊平。
三、施加滲透坡降與觀測(cè)
此階段是試驗(yàn)的核心，需逐步增加水頭并密切觀察記錄。
1.初始坡降設(shè)定：根據(jù)試樣中的細(xì)粒含量，初步判斷其滲透變形破壞形式，據(jù)此確定合適的初始滲透坡降及遞增值。例如，對(duì)于管涌破壞形式，初始坡降宜為0.02-0.03，并按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的序列遞增；接近臨界坡降時(shí)，遞增值應(yīng)酌情減小。
2.逐級(jí)升高水頭與測(cè)量：按規(guī)定逐次升高水頭。每次升高后，讓出水口水流穩(wěn)定流出30-60分鐘，然后測(cè)記各測(cè)壓管水位，并用量筒測(cè)量滲水量。每級(jí)水頭下測(cè)讀次數(shù)不應(yīng)少于3次，取接近的平均值作為試驗(yàn)值。同時(shí)需測(cè)量進(jìn)出口水的溫度。
3.仔細(xì)觀察現(xiàn)象：在整個(gè)過程中，必須密切觀察并詳細(xì)記錄出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，如出水渾濁程度、氣泡冒出、細(xì)顆粒跳動(dòng)或被帶出、土體懸浮以及滲流量和測(cè)壓管水位的變化等。這些現(xiàn)象是判斷臨界坡降或破壞坡降的重要依據(jù)。
四、試驗(yàn)結(jié)束與數(shù)據(jù)處理
1.試驗(yàn)終止：當(dāng)試樣發(fā)生破壞或水頭無法再繼續(xù)增加時(shí)，即可結(jié)束試驗(yàn)。若僅需測(cè)定滲透系數(shù)，可在出現(xiàn)臨界坡降后再施加1-2級(jí)水頭后結(jié)束。
2.后續(xù)工作：關(guān)閉進(jìn)水口，吸除試樣上部余水，觀察試樣變化，量測(cè)試后高度和顆粒級(jí)配。
3.數(shù)據(jù)整理：試驗(yàn)過程中宜繪制滲透坡降與滲流速度關(guān)系曲線，必要時(shí)繪制滲流速度與時(shí)間關(guān)系曲線。試驗(yàn)成果整理應(yīng)符合DL/T5356-2006規(guī)程的要求。
規(guī)范且細(xì)致地操作粗粒土垂直滲透變形儀，是獲得可靠滲透系數(shù)、臨界坡降及破壞坡降等關(guān)鍵參數(shù)的前提。操作者不僅需嚴(yán)格遵循規(guī)程步驟，還需具備細(xì)致的觀察力和豐富的經(jīng)驗(yàn)，能根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象及時(shí)調(diào)整操作，方能確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，為工程設(shè)計(jì)提供堅(jiān)實(shí)依據(jù)。
