[發明專利]用于承壓水滲流模型的水循環沙槽試驗裝置

在審

• 申請號: 201710373669.9
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107290260A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 白玉川;黃哲;徐海玨
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 天津諾德知識產權代理事務所(特殊普通合伙)12213
• 代理人: 欒志超

技術領域

本發明關于巖土工程、水文地質工程和水利工程實驗裝置領域，尤其涉及用于承壓水滲流模型的水循環沙槽試驗裝置。

背景技術

滲流是水流在巖土空隙中的流動，滲流理論在水利、土建、給水排水、環境保護、地質、石油、化工等許多領域都有廣泛的應用。沙槽模型試驗是研究滲流過程的一種基本方法。對現有的滲流的研究雖有不少成果，但大多針對潛水層的滲流研究。對潛水層滲流的沙槽模擬，可研究穩定、非穩定條件下，土壩滲流、井滲流等工程問題。承壓水作為地下水的一種貯存形態，常埋設于潛水層以下，其滲流過程有其特殊性。在深基坑工程、深部礦產開采工程中需深入了解承壓含水層的滲流過程，但目前對于承壓水滲流的研究有待進一步加強。

對于滲流沙槽模型試驗，滲透水壓力的測量是實驗的一個主要工作。目前沙槽實驗常用的水壓力測量方法很多，且側重點、使用條件及測量范圍各不相同。主要有：測壓管法(多用于穩定滲流)和埋置孔隙水壓力計法(多用于非穩定滲流)等。對于流量的測量可用流量計讀出。溫度計可直接用于測量實驗水溫。在沙槽上設置導軌并裝兩側沉降量的千分表可觀測土體沉降。因上述測量手段和技術的成熟，所以本發明可以借助上述測量手段和成熟技術，以更好地發揮其實驗研究作用。

發明內容

本發明針對現有實驗研究中存在的不足和現今技術的發展，提供了一種用于承壓水滲流模型的水循環沙槽試驗裝置，用于研究承壓水的滲流特性。

承壓含水層不同于潛水層，其上部有隔水頂板，下部有隔水底板，且水層水頭高于隔水頂板。其滲流過程和滲透壓力與潛水層有較大區別。承壓含水層水壓大，其內滲流流速快，滲流梯度較大。其內的水流運動，對土顆粒作用力大，土顆粒運移可能性增加，管涌和流土風險大，進而增加表層地面沉降風險，在基坑降水工程和深部礦產開發過程中，透水流砂風險增加。承壓含水層滲流的這些特有的運動特征和潛在的工程風險，使得對于承壓水滲流成為科學研究的重點問題，而對于承壓水滲流模型試驗裝置的開發和改進為科學研究提供重要的支撐條件。

本發明用于承壓水滲流模型的水循環沙槽試驗裝置可用于研究承壓水中滲流特性、滲流穩定分析等，為相關專業領域的很多問題的實驗研究提供很好的實驗裝置方案。

本發明使得實驗研究更為方便、精確且更能反映實際情況。同時實驗工作對于數模計算起到了很好的驗證及對比作用。本發明可做的實驗包括：(1)穩定滲流實驗，研究常水頭條件下，承壓水層滲流特性及滲流穩定性問題；(2)非穩定滲流實驗，研究水頭下降條件下，承壓水層滲流特性及滲流穩定性問題；(3)研究不同滲流邊界，包括內在水流泥沙條件及外在邊界條件以及滲流防護工程措施等，對上述兩種實驗的滲流場變化規律的影響。

本發明通過如下技術方案予以實現。

用于承壓水滲流模型的水循環沙槽試驗裝置，包括入滲水槽、沙槽、出滲水槽、測壓管、支承結構，其特征在于，所述入滲水槽通過連接件與所述沙槽相連，所述第一連接件上設置有的凹槽，所述凹槽內插放固定有所述入滲隔板，所述入滲隔板表面包裹第一防滲幕布；所述出滲水槽通過連接件與所述沙槽相連，所述第二連接件上設置的凹槽，所述凹槽內插放固定有所述出滲隔板，所述出滲隔板表面包裹第二防滲幕布，所述沙槽上部通過防水膠覆蓋頂部蓋板，所述沙槽兩端通過防水膠與所述入滲隔板和所述出滲隔板相連，所述沙槽側壁設置多個測壓管，所述入滲水槽、所述沙槽、出滲水槽所述下面設置有支承結構。

優選地，所述連接件通過防水膠與所述入滲水槽和所述沙槽相連，所述連接件通過防水膠與所述出滲水槽和所述沙槽相連；

所述入滲水槽內有入流口和溢流口，所述溢流口和所述入流口通過溢流水管和入流水管與水箱相連，所述溢流水管設有第一閥門和第二閥門，所述入流水管上還設置水泵，所述水泵設置在所述第二閥門上端；

所述出滲水槽中設有出流口，所述出流口通過出流水管與所述水箱相連，所述出流水管上設有第三閥門。

所述出滲水槽中還設置抽水管，所述抽水管與所述水箱相連，所述抽水管尾端設置抽水泵。

優選地，所述溢流口和所述出流口所述采用可調節高度結構，所述可調節高度結構包括多段管段，多段管段通過螺紋結構連接；

所述溢流口可根據試驗需求的承壓高度設置溢流口高度，所述溢流口通過連接管段個不同數調節高度；

所述出流口可根據試驗需求的出流水頭高度設置出流口高度，所述出流口通過連接管段個不同數調節高度。

優選地，所述入滲隔板和所述出滲隔板上部開有圓孔。