1.一种大孔隙混凝土荷载与渗流耦合的试验装置，其特征在于，包括压力机(1)，在压力机上部压头(2)与下部工作台(3)之间设有用于放置大孔隙混凝土试块(4)的缸筒(5)，所述缸筒(5)为上下端面贯通的空心套筒，其底部通过外圆周设置的连接耳板固定于出水底座(6)上，所述出水底座(6)固定于工作台(3)上；

缸筒(5)内壁敷设周向分布的密封材料，在密封材料所形成的筒状空间内放置大孔隙混凝土试块(4)，所述大孔隙混凝土试块(4)与筒状空间相适配，其外圆周与筒状空间内圆周紧密贴合；

缸筒(5)上部设有上透水板(7)，所述上透水板(7)与大孔隙混凝土试块(4)同轴滑动安装于大孔隙混凝土试块(4)上方的缸筒(5)内壁上，其圆形端面上开设多个透水通孔一(8)；

缸筒(5)底端设有下透水板(9)，所述下透水板(9)固定于大孔隙混凝土试块(4)下方的缸筒(5)筒壁上，其圆形端面上开设多个透水通孔二(10)；

在下透水板(9)下方的出水底座(6)内开设储水空腔(11)和出水通道(12)，储水空腔(11)的下部出水口与出水通道(12)一端连通，出水通道(12)的另一端与出水管路(13)一端连接，出水管路(13)上在远离出水通道(12)的方向上依次设有球形阀(14)、下流量计(15)和下压力表(16)，出水管路(13)另一端连通储水池(17)；

上透水板(7)的上方为同轴设置的注水活塞(18)，所述注水活塞(18)通过进水管路(19)与双向液压缸(20)的下部无杆腔一端连通，注水活塞(18)底部设有与上透水板(7)连通的水流通道；所述进水管路(19)上在远离注水活塞(18)的方向上依次设有上流量计(21)和上压力表(22)；双向液压缸(20)的上部有杆腔通过换向阀(23)与液压控制系统(24)连接；

双向液压缸(20)的无杆腔另一端通过水回路(25)与储水池(17)连通，在水回路(25)上设有抽水泵(26)；

注水活塞(18)上端设有压力传感器(27)，压力传感器(27)上端为压力机上部压头(2)；

所述下压力表(16)、上压力表(22)和压力传感器(27)均与无纸记录仪(28)连接。

2.根据权利要求1所述的一种大孔隙混凝土荷载与渗流耦合的试验装置，其特征在于，所述球形阀(14)旋转范围为0至90度。

3.根据权利要求1或2所述的一种大孔隙混凝土荷载与渗流耦合的试验装置，其特征在于，所述注水活塞(18)下部位于上透水板(7)上方的缸筒(5)内部，其外圆周与缸筒(5)内壁滑动配合。

4.根据权利要求3所述的一种大孔隙混凝土荷载与渗流耦合的试验装置，其特征在于，所述注水活塞(18)与上透水板(7)之间同轴设置有钢垫圈(29)。

5.一种大孔隙混凝土荷载与渗流耦合的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将大孔隙混凝土试块(4)置于缸筒(5)内，在大孔隙混凝土试块(4)与缸筒(5)内壁之间的间隙内填充密封材料，直至大孔隙混凝土试块(4)内壁与密封材料、密封材料与缸筒(5)内壁之间完全密封，将上透水板(7)同轴置于大孔隙混凝土试块(4)上端，将注水活塞(18)同轴放置于上透水板(7)上；将缸筒(5)底部通过螺栓固定在出水底座(6)上，将出水底座(6)固定于压力机(1)下部工作台(3)上；将进水管路(19)、出水管路(13)和水回路(25)以及下流量计(15)、下压力表(16)、上流量计(21)、上压力表(22)、压力传感器(27)和液压控制系统(24)连接到位；

S2：将换向阀(23)调节至油液回流至液压控制系统(24)的方向，打开抽水泵(26)向双向液压缸(20)的下部无杆腔内注水，待注水完成后，关闭抽水泵(26)并将换向阀(23)调节至供油方向；调节球形阀(14)至开启状态，打开无纸记录仪(28)；

S3：启动压力机(1)对注水活塞(18)加压，注水活塞(18)在压力机(1)压头的轴向荷载作用下向下位移至压紧上透水板(7)，上透水板(7)向下位移至压紧并将轴向荷载传递至大孔隙混凝土试块(4)上端，当压力升至设定值后保持压力不变；同时，启动液压控制系统(24)，双向液压缸(20)上部活塞杆体下移，下部无杆腔在油压作用下水压增加，增压后的水进入注水活塞(18)内，经注水活塞(18)底部开设的水流通道进入大孔隙混凝土试块(4)，再经过大孔隙混凝土试块(4)内部的间隙从上至下经下透水板(9)排入出水底座(6)内开设的储水空腔(11)，最后通过出水通道(12)排入储水池(17)；与此同时，上流量计(21)和下流量计(15)分别对进水口的水流量数据和出水口的水流量数据进行测量和显示，上压力表(22)、下压力表(16)和压力传感器(27)分别将采集到的进水口的水压力数据信号、出水口的水压力数据信号和大孔隙混凝土试块(4)所承受的轴向压力数据信号发送至无纸记录仪(28)进行数据保存；

S4：经步骤S1至S3完成装置调试后，进行渗透率测试：A.保持轴向荷载不变，通过改变渗流压力得到不同渗流压力下大孔隙混凝土试块(4)的渗透率：

1)压力机(1)对注水活塞(18)施加荷载至F1后，保持荷载不变，通过调节球形阀(14)的开启角度，直至上流量计(21)和下流量计(15)在相同时间内所显示的增量相等，记录Δt1时间内通过大孔隙混凝土试块(4)的水的流量为Q1，此时上压力表(22)的读数为P1上，下压力表(16)的读数为P1下，得到在荷载为F1时，大孔隙混凝土试块(4)两端的压力梯度为：ΔP1＝(P1上—P1下)/H；

渗流速度为：

2

V1＝4×Q1/(Δt1×π×D)；

渗透率为：

2

K1＝μ×4×Q1×H/[(Δt1×π×D)(P1上—P1下)]；

式中，μ为水的动力粘度，为一常数；H为大孔隙混凝土试块(4)的高度；D为大孔隙混凝土试块(4)的直径；

2)保持压力机(1)对注水活塞(18)施加的荷载至F1不变，保持上流量计(21)和下流量计(15)在相同时间内所显示的增量相等不变，通过液压控制系统(24)改变油压来改变渗流压力，记录Δt2时间内通过大孔隙混凝土试块(4)的水的流量为Q2，此时上压力表(22)的读数为P2上，下压力表(16)的读数为P2下，荷载为F1时，大孔隙混凝土试块(4)两端的压力梯度为：ΔP2＝(P2上—P2下)/H；

渗透率为：

2

K2＝μ×4×Q2×H/[(Δt2×π×D)(P2上—P2下)]；

以此类推，通过保持荷载不变，改变渗流压力能得到多组压力梯度和渗透率：ΔPi＝(Pi上—Pi下)/H；

2

Ki＝μ×4×Qi×H/[(Δti×π×D)(Pi上—Pi下)]；

式中，i为自然数，表示试验次序；

B.保持渗透压力不变，通过改变轴向荷载得到不同荷载作用下大孔隙混凝土试块(4)的渗透率：

1)通过调节液压控制系统(24)将进水口的水压调至P4上，压力机(1)对注水活塞(18)施加荷载至F1，通过调节球形阀(14)的转动将出水口的水压调至P4下，记录Δt’1时间内通过混凝土试样的水的流量为Q’1，得到在荷载为F1时，渗透率为：2

K’1＝μ×4×Q’1×H/[(Δt’1×π×D)(P4上—P4下)]；

式中，μ为水的动力粘度，为一常数；H为大孔隙混凝土试块(4)的高度；D为大孔隙混凝土试块(4)的直径；

2)保持进水口和出水口的水压不变，通过压力机(1)压力改变将轴向荷载调节至F2，记录Δt’2时间内通过混凝土试样的水的流量为Q’2，此时上压力表(22)的读数为P2上，下压力表(16)的读数为P2下，得到在荷载为F2时，渗透率为：2

K’2＝μ×4×Q’2×H/[(Δt’2×π×D)(P4上—P4下)]；

以此类推，保持进水口和出水口的水压不变，通过压力机(1)改变轴向荷载能得到多组渗透率：

2

K’i＝μ×4×Q’i×H/[(Δt’i×π×D)(P4上—P4下)]；

式中，i为自然数，表示试验次序；

S5：对步骤S4中得到的渗透率随轴向荷载和渗流压力变化的数据经Cline‑Renka三角剖分算法进行矩阵化后作图，得到大孔隙混凝土试块(4)渗透率与轴向荷载和渗流压力的耦合关系。