一种砂、土二维非饱和渗流实验装置及方法制造方法及图纸

一种砂、土二维非饱和渗流实验装置及方法，装置包括实验箱体和水位调节容器，实验箱体分为储水腔室和储料腔室，二者通过隔档立板分隔，水位调节容器与储水腔室之间通过虹吸管相导通；隔档立板上开设有水平渗水孔，储料腔室底板上开设有竖直漏水孔，储料腔室侧板上开设有水平漏水孔；储水、储料腔室正向面板采用透明面板，其表面具有方格网络标线。方法为：向储料腔室装填实验砂土料，设定储水腔室水位，观察渗流区的润锋变化过程并拍照记录；观察竖直、水平漏水孔出水情况；当润锋不再变化且进入渗流稳定状态，开始测量非饱和水含水率的空间分布，在方格网络标线交汇点处取样，计算质量、体积含水率，绘制竖直、水平方向体积含水率分布规律图。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于砂、土非饱和渗流实验
，特别是涉及一种砂、土二维非饱和渗流实验装置及方法。
技术介绍
砂、土非饱和渗流问题直接关乎到实际工程的安全性，而通过实验手段获取的实验数据，便可以作为实际工程在解决安全性问题时的理论依据。目前，国内外开展的砂、土非饱和渗流研究已有许多，其中就包括对砂、土体中非饱和水含水率的空间分布情况的研究，而通过准确测量非饱和水的空间分布，对解决实际工程中的安全性问题至关重要。现阶段，已开展的砂、土非饱和渗流研究仍停留在单一维度，即非饱和渗流均局限于竖直方向，而在竖直方向上的非饱和水也被称为毛细水，通过查阅领域内的大量研究文献后，发现绝大多数的研究项目都是以毛细水展开的。在绝大多数的实际工程中，确实以砂、土一维非饱和渗流为主，且通过相关的砂、土一维非饱和渗流实验获取的实验数据，就可满足实际工程的安全性需要。但是，随着研究的不断深入，发现仅靠砂、土一维非饱和渗流实验已经难以满足实际工程的安全性需要了，由于实际工程存在的复杂性，特别是对于边坡工程来说，非饱和渗流已不单单局限于竖直方向，在水平方向上也具有非饱和渗流。因此，非常有必要将砂、土非饱和渗流研究提升到二维，对于复杂条件下的非饱和渗流问题，已经不再适合用砂、土一维非饱和渗流实验的数据进行分析了。当面对二维条件下的砂、土非饱和渗流研究时，现阶段用于砂、土一维非饱和渗流实验的装置和方法显然已不再适用，而且目前又没有现成的实验装置和方法可以利用。因此，有必要设计一种全新的用于砂、土二维非饱和渗流实验的装置和方法，其应能够准确测量出二维条件下的非饱和水含水率的空间分布情况，以满足二维条件下的砂、土非饱和渗流研究需要。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种砂、土二维非饱和渗流实验装置及方法，能够准确测量出二维条件下的非饱和水含水率的空间分布情况，有效满足二维条件下的砂、土非饱和渗流研究需要。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种砂、土二维非饱和渗流实验装置，包括实验箱体和水位调节容器，所述实验箱体分为左右两个腔室，实验箱体的一侧腔室设为储水腔室，储水腔室用于存储清水，实验箱体的另一侧腔室设为储料腔室，储料腔室用于存储实验砂土料，储水腔室与储料腔室通过隔档立板进行分隔；所述水位调节容器位于实验箱体的侧部，在水位调节容器内装有清水，水位调节容器与储水腔室之间通过虹吸管相导通；在所述储水腔室与储料腔室的隔档立板上开设有水平渗水孔，在储料腔室的底板上开设有竖直漏水孔，在储料腔室的侧板上开设有水平漏水孔；所述储水腔室和储料腔室的正向面板均采用透明面板。所述透明面板的表面具有方格网络标线。在所述隔档立板、储料腔室底板及储料腔室侧板的表面均设置有透水阻料覆层。在所述水位调节容器下方设置有升降底座。所述水平渗水孔的数量若干，若干水平渗水孔沿隔档立板的高度方向均布设置。在所述竖直漏水孔及水平漏水孔上均连接有导水管，在导水管的出水口设置有接水的量杯。所述竖直漏水孔的数量若干，若干竖直漏水孔沿储料腔室底板的长度方向均布设置。所述水平漏水孔的数量若干，若干水平漏水孔沿储料腔室侧板的高度方向均布设置。一种砂、土二维非饱和渗流实验方法，采用了所述的砂、土二维非饱和渗流实验装置，包括如下步骤：步骤一：将实验砂土料装填入储料腔室内；步骤二：首先向水位调节容器内注入清水，再向储水腔室中注入少量清水，然后通过虹吸管将水位调节容器与储水腔室中的清水进行导通，最后对水位调节容器中的水位进行设定，进而实现对储水腔室中水位的设定；步骤三：储水腔室中的清水通过水平渗水孔渗入储料腔室的实验砂土料中，实验砂土料逐渐出现渗流区，开始观察渗流区的润锋变化过程；步骤四：在观察润锋的变化过程中，需要对润锋的变化过程进行拍照记录，并根据润锋的变化速度设定拍照记录的时间间隔；步骤五：观察各个竖直漏水孔及水平漏水孔中的出水情况；步骤六：当润锋在较长时间内不再发生变化时，说明渗流进入稳定状态，开始测量非饱和水含水率的空间分布；步骤七：以方格网络标线为参照，在方格网络标线的交汇点处进行取样，并对取样的样品依次进行编号；步骤八：先将样品进行称重，记录下含水样品的质量，然后对含水样品进行烘干，再对烘干后的样品进行称重，并记录下样品烘干后的质量，将前后两次称得的样品质量求差值，得到样品中水的质量；步骤九：按照公式计算出质量含水率，式中，mw为样品中水的质量，md为样品烘干后的质量；步骤十：按照公式计算出体积含水率，式中，θv为体积含水率，θg为质量含水率，ρd为样品干密度，ρw为水密度；步骤十一：根据计算得到的体积含水率结果，绘制出竖直方向体积含水率分布规律图及水平方向体积含水率分布规律图。本专利技术的有益效果：本专利技术首次设计了一种全新的用于砂、土二维非饱和渗流实验的装置和方法，其能够准确测量出二维条件下的非饱和水含水率的空间分布情况，有效满足二维条件下的砂、土非饱和渗流研究需要。附图说明图1为本专利技术的一种砂、土二维非饱和渗流实验装置结构示意图；图2为竖直方向体积含水率分布规律图；图3为水平方向体积含水率分布规律图；图4为渗流实验初期的细尾矿砂润锋状态示意图；图5为渗流实验初期的细尾矿砂润锋实际拍照图；图6为渗流实验中后期的细尾矿砂润锋状态示意图；图7为渗流实验中后期的细尾矿砂润锋实际拍照图；图8为渗流实验稳定状态下的细尾矿砂润锋状态示意图；图9为渗流实验稳定状态下的细尾矿砂润锋实际拍照图；图中，1—水位调节容器，2—储水腔室，3—储料腔室，4—隔档立板，5—虹吸管，6—水平渗水孔，7—竖直漏水孔，8—水平漏水孔，9—透明面板，10—清水，11—实验砂土料，12—方格网络标线，13—透水阻料覆层，14—升降底座，15—导水管，16—量杯，17—渗流区，18—润锋。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1所示，一种砂、土二维非饱和渗流实验装置，包括实验箱体和水位调节容器1，所述实验箱体分为左右两个腔室，实验箱体的一侧腔室设为储水腔室2，储水腔室2用于存储清水10，实验箱体的另一侧腔室设为储料腔室3，储料腔室3用于存储实验砂土料11，储水腔室2与储料腔室3通过隔档立板4进行分隔；所述水位调节容器1位于实验箱体的侧部，在水位调节容器1内装有清水10，水位调节容器1与储水腔室2之间通过虹吸管5相导通；在所述储水腔室2与储料腔室3的隔档立板4上开设有水平渗水孔6，在储料腔室3的底板上开设有竖直漏水孔7，在储料腔室3的侧板上开设有水平漏水孔8；所述储水腔室2和储料腔室3的正向面板均采用透明面板9。所述透明面板9的表面具有方格网络标线12。为了防止实验砂土料11通过水平渗水孔6、竖直漏水孔7、水平漏水孔8分别泄漏到储水腔室2内和储料腔室3外，在所述隔档立板4、储料腔室3底板及储料腔室3侧板的表面均设置有透水阻料覆层13。在所述水位调节容器1下方设置有升降底座14，通过控制升降底座14的高度来调节水位调节容器1内水面的高度。所述水平渗水孔6的数量若干，若干水平渗水孔6沿隔档立板4的高度方向均布设置。在所述竖直漏水孔7及水平漏水孔8上均连接有导水管15，在导水管15的出水口设置有接水的量杯16。所述竖直漏水孔7的数量若干，若干竖直漏水孔7沿储料腔室3底板的长度方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种砂、土二维非饱和渗流实验装置，其特征在于：包括实验箱体和水位调节容器，所述实验箱体分为左右两个腔室，实验箱体的一侧腔室设为储水腔室，储水腔室用于存储清水，实验箱体的另一侧腔室设为储料腔室，储料腔室用于存储实验砂土料，储水腔室与储料腔室通过隔档立板进行分隔；所述水位调节容器位于实验箱体的侧部，在水位调节容器内装有清水，水位调节容器与储水腔室之间通过虹吸管相导通；在所述储水腔室与储料腔室的隔档立板上开设有水平渗水孔，在储料腔室的底板上开设有竖直漏水孔，在储料腔室的侧板上开设有水平漏水孔；所述储水腔室和储料腔室的正向面板均采用透明面板。

【技术特征摘要】
1.一种砂、土二维非饱和渗流实验装置，其特征在于：包括实验箱体和水位调节容器，所述实验箱体分为左右两个腔室，实验箱体的一侧腔室设为储水腔室，储水腔室用于存储清水，实验箱体的另一侧腔室设为储料腔室，储料腔室用于存储实验砂土料，储水腔室与储料腔室通过隔档立板进行分隔；所述水位调节容器位于实验箱体的侧部，在水位调节容器内装有清水，水位调节容器与储水腔室之间通过虹吸管相导通；在所述储水腔室与储料腔室的隔档立板上开设有水平渗水孔，在储料腔室的底板上开设有竖直漏水孔，在储料腔室的侧板上开设有水平漏水孔；所述储水腔室和储料腔室的正向面板均采用透明面板。2.根据权利要求1所述的一种砂、土二维非饱和渗流实验装置，其特征在于：所述透明面板的表面具有方格网络标线。3.根据权利要求1所述的一种砂、土二维非饱和渗流实验装置，其特征在于：在所述隔档立板、储料腔室底板及储料腔室侧板的表面均设置有透水阻料覆层。4.根据权利要求1所述的一种砂、土二维非饱和渗流实验装置，其特征在于：在所述水位调节容器下方设置有升降底座。5.根据权利要求1所述的一种砂、土二维非饱和渗流实验装置，其特征在于：所述水平渗水孔的数量若干，若干水平渗水孔沿隔档立板的高度方向均布设置。6.根据权利要求1所述的一种砂、土二维非饱和渗流实验装置，其特征在于：在所述竖直漏水孔及水平漏水孔上均连接有导水管，在导水管的出水口设置有接水的量杯。7.根据权利要求6所述的一种砂、土二维非饱和渗流实验装置，其特征在于：所述竖直漏水孔的数量若干，若干竖直漏水孔沿储料腔室底板的长度方向均布设置。8.根据权利要求6所述的一种砂、土二维非饱和渗流实验...

【专利技术属性】
技术研发人员：林雪松，杨建林，孙闯，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21