[實用新型]模擬承壓水地層的室內回灌模型試驗系統

有效

• 申請號: 201520408733.9
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN204758591U
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 王國富;康學超;李罡;路林海
• 申請（專利權）人: 濟南軌道交通集團有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

技術領域

本實用新型涉及室內回灌模型系統，特別涉及一種模擬承壓水地層的室內回灌模型試驗系統。

背景技術

回灌控制地下水水位，或防止因工程降水導致地面沉降、地下水浪費的有效措施。而由于工程地質情況迥異，合理的選擇回灌方式、有效的預估回灌的效果成為當下亟待解決的問題之一。現場回灌試驗的時間久、費用高。因此有必要在實驗室對回灌的方式及回灌效果進行研究，得出關鍵參數以指導實際應用。

地表沉降及隆起量、地層的孔隙水壓力、回灌注水的影響范圍是回灌設計中重要的參考指標，為了得到這些指標數據，現場需要進行局部的試驗。然而現場試驗往往具有破壞性，一旦原位測試實施，該回灌孔附近的區域就不能恢復原狀，也無法重復利用。有些情況下，擬回灌的區域環境復雜，開展局部試驗的條件有限。此外現場試驗也存在如下不足之處：(1)地層深處的孔隙水壓力量測較難；(2)由于現場環境的復雜性，回灌注水的影響范圍不宜量測。此外，在實驗室對擬回灌的區域進行模擬，得出關鍵參數進而指導實際操作更顯得尤為重要。然而目前的模型試驗存在以下缺點：

1、模型試驗無法模擬實際回灌時的定水頭邊界的情況；

2、模型試驗無法模擬實際回灌時的定流量邊界的情況；

3、模型試驗無法模擬實際回灌時的定壓回灌的情況；

4、模型試驗無法模擬承壓水層的情況。

目前的模型試驗由于存在上述不足，因此往往難以反映回灌的真實情況，也無法為回灌方式的選擇提供指導。

實用新型內容

為解決現有技術存在的上述不足，本實用新型提供一種模擬承壓水地層的室內回灌模型試驗系統。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

模擬承壓水地層的室內回灌模型試驗系統，包括模型箱、回灌管路和水泵；所述模型箱內根據工程地質情況配制包含砂卵石承壓水層的土層，所述模型箱的側壁上設有連接承壓水層的用以提供承壓水壓力的承壓層輸水管；所述土層中設有連接回灌管路的回灌井，所述回灌管路通過集水箱與水泵連接；所述水泵通過向回灌井中灌水，實現對承壓水地層的回灌模擬。

所述水泵為變頻泵，所述變頻泵通過控制盒與所述回灌管路連接；所述變頻泵通過控制盒的控制指令調節轉速，輸出指定壓力水。

所述室內回灌模型試驗系統還包括總控制臺，所述回灌管路上設有與總控制臺進行信息交互的壓力傳感器、流量傳感器和流量調節閥，所述控制系統根據所獲得的上述反饋信息，向控制盒和流量調節閥發出指令，控制變頻泵輸送恒定壓力或流量的水流。

所述承壓水層為兩層，所述承壓層輸水管的開口高于所述承壓水層設定高度；所述承壓層輸水管上設有刻度、閥門和傳感器。

所述模型箱的側壁上設有連接承壓水層的用以控制回灌定流量邊界的承壓層抽水管，所述承壓層抽水管上設有水位調節閥。

所述回灌井的下端位于所述承壓水層處。

所述模型箱的側壁上設有連接表層土的用以提供地表水流的地表層輸水管。

所述集水箱為密封式集水箱。

所述回灌井的頂端設有與所述回灌管路密閉接觸的端蓋，所述端蓋上設有抽氣孔。

所述模型箱的土層內部，在距離所述回灌井不同位置、不同深度處，設有若干用以測量孔隙水壓力的孔壓計。

所述模型箱的土層內部，在距離所述回灌井不同位置處，設有水位觀測計。

所述模型箱的土體表面，設有一個或若干個位移計。

模擬承壓水地層的室內回灌模型試驗系統的控制方法，包括以下步驟：

步驟1：總控制臺設定回灌壓力，并將所設定的數據信號發送至控制盒，所述控制盒控制變頻泵通過回灌管路向回灌井內輸送所設定壓力的水流；

步驟2：設于回灌管路上的壓力傳感器將所測得的壓力值傳輸至總控制臺；

步驟3：所述總控制臺根據所接收到的壓力值，確定壓力調節信號，并將壓力調節信號傳送至控制盒；

步驟4：所述控制盒根據所接收到的壓力調節信號，控制變頻泵向集水箱內輸送恒定壓力的水流。

所述總控制臺通過無線網絡與所述控制盒及所述壓力傳感器連接。

模擬承壓水地層的室內回灌模型試驗系統的控制方法，包括以下步驟：

步驟1：總控制臺設定回灌流量值，并將所設定的數據信號發送至控制盒，所述控制盒控制變頻泵通過回灌管路向回灌井內輸送所設定流量的水流；

步驟2：設于回灌管路上的流量傳感器將所測得的流量值傳輸至總控制臺；