[實用新型]一種室內測量毛細屏障突破吸力值的裝置

有效

• 申請號: 201721054727.3
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN207133165U
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 張華;劉栓
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所42103
• 代理人: 吳思高

技術領域

本實用新型是一種室內測量毛細屏障突破吸力值的裝置，涉及巖土工程技術領域。

背景技術

核能作為當今世界的一種重要的能源，作為核電事業的附帶產物，放射性廢物的處置已成為影響核事業發展的問題之一，放射性廢物處置的目的在于將放射性廢物與人類環境進行隔離，使放射性廢物中的放射性核素衰變到可接受的無害水平，由于地下水是核素遷移的主要載體，所以傳統方式是在放射性廢物的近地表設計一種人工覆蓋物以防止水下滲進入放射性廢物處置單元，早期的覆蓋物多由一層滲透系數低的粘土組成，但下滲水一旦穿過阻水層就不易排出，直接威脅廢物包的安全，所以存在缺陷，于是開始考慮采用細-粗顆粒組成的多層結構，當少量滲濾液滲入到細-粗顆粒物交界面時，由于毛細作用使得滲濾水在交界面處積累并沿交界面橫向徑流，使得下部粗顆粒層保持相對干燥，從而起到屏蔽水流的作用，所以探究毛細屏障作用形成機理對指導核廢物上部覆蓋物的設計具有重要意義。

實用新型內容

在室內試驗中，為了測試兩種不同粒徑土層交界面處毛細屏障作用對上層來水的阻隔效果、探究水從細顆粒層進入粗顆粒層的土壤吸力值的范圍以及在不同降雨量條件下突破吸力值是否保持恒定等問題。本實用新型提供了一種室內測量毛細屏障突破吸力值的裝置。該裝置通過張力計實時記錄隨著降雨過程的持續進行土中不同高度處土壤吸力值與時間的對應關系，通過電子秤實時記錄隨著降雨過程的持續進行細顆粒表面橫向徑流量和細顆粒、粗顆粒土體下滲量與時間的對應關系以及溶解了紅色示蹤劑的水從細顆粒層進入粗顆粒層發生的時間等數據，進行分析后得出一些有利于核廢物上部覆蓋物設計的有益結論。

為了實現上述的技術特征，本實用新型的目的是這樣實現的：

一種室內測量毛細屏障作用突破吸力值的裝置，它包括支撐架，所述支撐架為鋼架，支撐架上部架設細-粗顆粒集土槽；所述細-粗顆粒集土槽的上部架設水頭噴淋裝置，端部連接導流槽，側壁均勻插入張力計；所述水頭噴淋裝置的兩端上部附近均架設小型電風扇；所述兩小型電風扇之間的間隔區域布置電阻絲加熱燈；所述電阻絲加熱燈頂部布置溫度計；所述細-粗顆粒集土槽一端下部設置縮徑集水槽；所述縮徑集水槽端部連接軟質塑料管；所述軟質塑料管端部連接阻水盒；所述阻水盒整體鑲嵌于集水筒中；所述集水筒置于電子秤上。

所述小型電風扇平行于細-粗顆粒集土槽的表面方向且有高度差。

所述電子秤后壁自帶VGA接口，所述VGA通過連接線與機箱相連，所述機箱與顯示終端相連。

所述阻水盒內部放置不同直徑大小的塑料球。

所述支撐架以上整體裝置均由透明有機玻璃制作而成。

所述細-粗顆粒集土槽側面標記有刻度尺跡線。

所述張力計端部通過電纜線連接壓力傳感器，所述壓力傳感器一端與數據采集裝置相連，所述數據采集裝置與顯示器相連。

所述集水筒底部放置有多孔海綿墊。

所述電阻絲加熱燈對應裝置長度方向側設置檢修口蓋板（把手）。

所述數據采集裝置為NI9205型數據采集卡。

本實用新型有如下有益效果：

1、張力計末端連接壓力傳感器將電壓信號通過NI9205型數據采集卡反饋到顯示終端上，采用LABVIEW軟件對數據進行處理，最終能將電壓信號轉化為數字值，通過LABVIEW軟件進行編程可以對測得的吸力值進行實時記錄，記錄過程連續并減少了人力投入且數據精確。

2、電子秤通過連接線經機箱與顯示終端相連，在LABVIEW軟件上進行編程可以對測得的質量值進行實時記錄并在顯示終端上顯示，記錄過程連續并減少了人力投入且數據精確。

3、在降雨量比較大的情況下，細顆粒表面徑流會出現急流，阻水盒內部放置不同直徑的塑料球堆積在一起能起到延長水流路徑加快水頭損失減緩水流速度的效果，減少因流入盛水筒中的水流過快對電子秤造成的擾動。

4、在集水筒底部放置多孔海綿墊，在降雨入滲初期粗顆粒表面徑流量大，多孔海綿能快速吸收并分散來水，減少水流對量筒壁的沖擊，從而減小實驗數據的波動。

5、實驗裝填土樣過程中，細-粗顆粒層側面刻度尺跡線能提供參考減少誤差，與此同時可進行不同厚度細-粗顆粒層對實驗效果影響程度的研究。

6、電阻絲加熱燈罩內部安裝有電阻絲，通電后電阻絲發熱，發熱快效率高，能為裝置內部升溫提供熱源，試驗考慮在表面土壤水分蒸發的條件下進行。

7、處于不同高度位置的電風扇相對工作能加快熱空氣的循環流動，使實驗裝置內溫度分布均勻。