[發明專利]一種多工況的渾水滲流測壓裝置

無效

• 申請號: 201310042005.6
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103115859A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 易富;李軍;宋志飛;金家旭;胡學濤
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍

技術領域

本發明屬于巖土工程和環境工程技術領域，特別是涉及一種多工況的渾水滲流測壓裝置，主要用于懸浮質的淤塞作用對滲流的影響的研究。

背景技術

隨著中國社會經濟的快速發展，對礦產資源的需求也在急劇增加，礦業開發規模也隨著急劇增大，其中涉及的安全問題近年來逐漸引起國家和社會的高度關注和重視。尾礦庫是一個具有高勢能的人造泥石流重大危險源，其運行狀況的好壞，不但關乎礦山企業的經濟效益問題，而且關系到尾礦庫區下游和其周邊地區人民的生命和財產安全問題。

在土體內部，當水流速度和孔隙水壓力達到一定值時，在土體骨架孔隙中的細小顆粒會隨水流動，從而形成渾水滲流問題。渾水入滲與清水入滲的本質區別在于前者滲流過程中存在著顆粒的沉積和滯留，使得滲流的路徑和滲透特征發生改變。在尾礦庫中，隨著滲透特征的改變，會引起尾礦庫壩體排滲體中的孔隙滲流通道發生淤堵，使得壩體浸潤面的位置即浸潤線升高，進而會導致潰壩或者壩體的坍塌，因此，研究尾礦庫的穩定性問題的實質是研究渾水入滲作用下壩體排滲體的淤堵變形問題。

在水土保持和節水灌溉等領域，在我國黃土高原地區通過引洪灌溉，在黃河流域通過引用含有大量泥沙的黃河水灌溉，來充分利用有限的水資源，在緩解旱情和改良土壤質地等方面取得了一定效果，其中就涉及到渾水入滲問題。在渾水入滲的過程中，渾水中攜帶的泥沙會沉積入滲到土壤中，影響土壤的入滲能力。通過對渾水入滲機理的研究，可以使渾水入滲理論更好的服務于水土保持、節水灌溉、土壤侵蝕、暴雨產匯流計算等方面。

淤堵在多孔介質中時有發生，它通過堵塞多孔介質孔隙，進而影響到多孔介質的傳熱、傳力（滲流）、傳質（物理遷移）。尾礦庫發生物理淤堵的機理主要體現在：尾礦漿渾水中的細粒組分在滲流過程中，部分粗顆粒沉積在壩體上表面，堵塞了壩體多孔介質的孔隙滲流通道，同時成為壩體一部分，導致滲流路徑的改變或者堵塞，阻礙渾水的繼續滲透，而后隨水流入滲的細小顆粒進入壩體孔隙中運移、沉積，使得壩體結構逐漸密實，進而導致滲透率下降，浸潤線升高。當孔隙水壓力逐漸增大，而且與致密層相連的下層土中仍然有孔隙，那么細小顆粒會繼續在孔隙壓力作用下下滲，直到土體足夠密實，不會再出現細小顆粒下滲，就會進一步導致浸潤線升高。土水共同作用決定了尾礦庫的運行狀態。可見，淤堵問題是這整個作用過程的關鍵因素。

本專利申請的發明人之一金佳旭在碩士論文中進行的渾水滲流試驗中，采用的試驗裝置渾水出口有一水平連接管，該部分會造成渾水中大顆粒碎石的沉積，同時一次只能完成一個土柱的試驗。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種多工況的渾水滲流測壓裝置，該測壓裝置用于在室內模擬不同水壓力、不同流速、不同級配粒徑土柱下的渾水滲流過程，結構簡單，操作方便，易于控制，并且管道不容易被渾水顆粒堵塞。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種多工況的渾水滲流測壓裝置，包括渾水攪拌機構、渾水流量控制與測量機構、升降機構、測壓機構及樣本收集機構，渾水攪拌機構是由攪拌機固定在攪拌箱上組成，攪拌機的扇葉設置在攪拌箱內；在攪拌箱上設置有渾水導入口，在攪拌箱的側壁上部設置有溢水孔；攪拌箱底部為渾水分流底片，在渾水分流底片上設置有若干渾水分流出口；在渾水攪拌機構的下方設置有若干渾水流量控制與測量機構，渾水流量控制與測量機構與渾水分流出口一一對應；所述渾水流量控制與測量機構由導管和流量計組成；導管上端與渾水分流出口相連通，在導管上設置有閥門和流量計；在渾水流量控制與測量機構的下方設置有升降機構，所述升降機構由支撐柱、夾具、支撐桿及上、下底盤組成，支撐柱為豎直設置，所述支撐柱的上端固定在攪拌箱底部，在支撐柱上設置有上、下底盤，在上、下底盤上分別設置有若干通孔，且上、下底盤上的通孔一一對應；在上、下底盤之間設置有支撐桿，在支撐桿上設置有夾具；在上、下底盤之間設置有測壓機構，測壓機構由測壓外殼、測壓計、濾沙網、土柱及上、下伸縮導管組成，測壓外殼的兩端分別與上、下伸縮導管的一端相連通；所述渾水流量控制與測量機構的導管的下端與上伸縮導管的另一端通過上底盤的通孔相連通，下伸縮導管的另一端設置在下底盤的通孔內，在所述下伸縮導管上設置有出水開關；所述測壓外殼和上、下伸縮導管均為豎直設置；測壓外殼下端與下伸縮導管連通處為排水口，在測壓外殼底部的排水口上設置有濾沙網；在測壓外殼內、濾沙網的上方設置有土柱，所述測壓外殼通過夾具固定在支撐桿上；在測壓外殼側壁上的不同高度設置有若干測壓計；樣本收集機構由收集盤和底盤組成，所述支撐柱下端通過收集盤固定在底盤上，收集盤與動力源相連接，且收集盤在動力源的帶動下能夠以支撐柱為中心旋轉。