一种水平渗流试验装置及其使用方法制造方法及图纸

一种水平渗流试验装置，该装置包括水室、渗流发生装置、支座；渗流发生装置设置在支座的上方；水室设置在渗流发生装置和支座的一侧；渗流发生装置为箱体结构；水室靠近渗流发生装置的一侧设有连接口，渗流发生装置靠近水室的一端设有水室连接口，渗流发生装置的水室连接口与水室的连接口连接并相通；渗流发生装置按照距离水室由近及远依次设有储水间、隔水间、筑土槽和集水槽。本发明专利技术的装置，能够有效模拟自然界中的岩土介质体的分层堆积情况，而且能够准确测得岩土介质体的水平渗透系数，本发明专利技术的装置可以使用多种方法测试水平渗流。

A horizontal seepage test device and its use method

A horizontal seepage test device, the device comprises a water chamber, flow generating device, bearing; seepage generating device is disposed in the bearing chamber is arranged above the water; the side device and the support in the device for seepage; seepage box structure; water chamber close to the side of the seepage flow device is provided with a connecting port device near the end of seepage the water chamber is provided with a water chamber port, water chamber seepage flow device connected to the connection opening and the water chamber port and communicated; the seepage flow is provided with a water storage device in accordance with the distance between the water chamber in turn, water from the near to the distant, Archiland tank and water tank. The device of the invention can effectively simulate the stratification and accumulation of the geotechnical media in nature, and can accurately measure the horizontal permeability coefficient of the geotechnical medium body. The device of the invention can test horizontal seepage with various methods.

【技术实现步骤摘要】
一种水平渗流试验装置及其使用方法
本专利技术涉及一种渗流试验装置及渗流试验方法，具体涉及一种水平渗流试验装置及其使用方法，属于岩土工程试验设备领域。
技术介绍
渗流理论在水利、土建、给水排水、环境保护、地质、石油、化工等许多领域都有广泛的应用。在水利工程中，最常用的渗流问题有：土壤及透水地基上水工建筑物的渗漏及稳定，水井、集水廊道等集水建筑物的设计计算，水库及河渠边岸的侧渗等等。水利工程中有很多方面涉及渗流。例如水工建筑物的透水地基中以及与建筑物连接的岩层或土体中的绕渗及渗流、挡水土坝中的渗流、灌溉抽水或施工排水时在地层中引起的渗流等。主要研究的渗流问题是：渗流区域内的水头或地下水位的分布、渗流量的确定、渗流作用于建筑物基底上的力、渗流速度分布及其引起的土体结构变形等。在岩土工程领域当中，无论是地下工程建设还是地质灾害的防控工作，渗透系数都是一项极其重要的岩土介质特性表征参数。地质灾害中滑坡灾害的发生绝大部分与降雨直接或者间接相关，所以为了做好滑坡灾害的防控工作，对滑体岩土介质渗流规律的研究势在必行且必须深入。然而，目前的大部分科研工作仅仅对岩土介质的竖向渗流展开，对岩土介质的水平渗流规律的研究亟待深入。滑坡中发生频率较高的松散堆积体滑坡滑体物质下方往往为基岩，降雨水分入渗之后至基岩部位将停止入渗而水平向入渗还在继续，众多科研工作者忽视了水分的水平渗流对滑坡产生的影响。再者，在滑坡等模型试验当中，依据相似理论中的相似第三定理，两相似现象的单值量必须相似，这就对侧面渗流边界条件相似提出了要求。所以在进行模型试验之前，岩土介质的水平向渗透系数的测量对渗流边界条件的确定十分重要。纵观目前的水平渗流试验装置，皆存在或多或少的问题。土体水平向渗透系数测量仪公开了一种岩土介质水平渗透系数测量仪器(谷宏海,陈群.土体水平向渗透系数测量仪:CN,CN102033034A[P].2011.)，能够测得试样水平渗透系数以及抗渗坡降，但是该仪器制作成本较高，不便观测湿润锋随时间的变化，渗透系数的测量方法单一，不能形成对比。《一种非饱和土体水力特性的各向异性测量装置及测量方法》提供了一种通过蒸发方法测定土壤非饱和土体水力特征参数的方法(陈锐,刘坚,吴宏伟,等.一种非饱和土体水力特性的各向异性测量装置及测量方法,Anisotropymeasurementapparatusandmethodformeasuringnon-saturatedsoilhydraulicproperties:CN,CN103822845A[P].2014.)，但是它不能测量岩土介质饱和渗流特征参数。《JournalofAridLand》文章中提供了一种水平渗流试验装置(HuS,ZhuH,ChenY.One-dimensionalhorizontalinfiltrationexperimentfordeterminingpermeabilitycoefficientofloamysand[J].JournalofAridLand,2017,9(1):27-37.)，但是其水平柱为圆柱，土体压实仍为轴向压实，实际上测出的还是土体竖向渗透系数，且该设计用于粗粒土水平渗流试验必须扩大水平柱截面，可能会出现湿润锋不稳定的情况。
技术实现思路
基于以上考虑，为了全面分析岩土介质水平渗流特征，弥补现有试验装置的缺点，本专利技术提出一种水平渗流试验装置及其使用方法，能够有效模拟自然界中的岩土介质体的分层堆积情况，而且能够准确测得的渗透系数即为岩土介质体的水平渗透系数，本专利技术的装置可以使用多种方法测试水平渗流。根据本专利技术提供的第一种实施方案，提供一种水平渗流试验装置：一种水平渗流试验装置，该装置包括水室、渗流发生装置、支座。渗流发生装置设置在支座的上方。水室设置在渗流发生装置和支座的一侧。渗流发生装置为箱体结构。水室靠近渗流发生装置的一侧设有连接口，渗流发生装置靠近水室的一端设有水室连接口，渗流发生装置的水室连接口与水室的连接口连接并相通。渗流发生装置按照距离水室由近及远依次设有储水间、隔水间、筑土槽和集水槽。在本专利技术中，所述水室为箱体结构，优选为长方体结构。在本专利技术中，所述水室的顶部设有水室进水口流量阀。水室的侧面底部设有水室排水口阀门。水室的侧面并且位于渗流发生装置水平位置的上方设有水位调节阀门。在本专利技术中，渗流发生装置为箱体结构。渗流发生装置的一端为开口结构并与水室的连接口连接并相通。渗流发生装置还包括第一盖板、第一隔水板、第二隔水板、第一多孔板、第二多孔板。渗流发生装置的顶部的前端固定设有第一盖板，第一盖板上设有第一隔水板插口和第二隔水板插口。第一隔水板插口位于第一盖板的中间，第二隔水板插口位于第一盖板的后侧边缘。渗流发生装置的底部并且位于第一隔水板插口正下方的位置设有第一隔水板凹槽。渗流发生装置的底部并且位于第二隔水板插口正下方的位置设有第二隔水板凹槽。渗流发生装置的内部两侧侧壁上均设有第一多孔板插槽和第二多孔板插槽。第一隔水板设置在第一隔水板插口和第一隔水板凹槽之间。第二隔水板设置在第二隔水板插口和第二隔水板凹槽之间。第一多孔板设置在内部两侧侧壁上的第一多孔板插槽之间。第二多孔板设置在内部两侧侧壁上的第二多孔板插槽之间。第二隔水板和第一多孔板紧密设置。水室连接口、第一隔水板和渗流发生装置的两侧侧壁构成储水间。第一隔水板、第二隔水板和渗流发生装置的两侧侧壁构成隔水间。第一多孔板、第二多孔板和渗流发生装置的两侧侧壁构成筑土槽。第二多孔板、渗流发生装置的末端侧板和渗流发生装置的两侧侧壁构成集水槽。筑土槽的顶部设有第二盖板。在本专利技术中，隔水间的底部或侧部下方设有隔水间排水阀。第一隔水板和/或第二隔水板的顶部设有拉手。在本专利技术中，集水槽的底部或侧部下方设有渗流发生装置排水口。作为优选，第一隔水板的正面设有第一隔水板防水条。第一隔水板的侧面(或后面)设有第一隔水板固定凹槽。优选的是，第一隔水板固定凹槽设置在第一隔水板防水条的上方。作为优选，第二隔水板的正面设有第二隔水板防水条。第二隔水板的侧面(或后面)设有第二隔水板固定凹槽。优选的是，第二隔水板固定凹槽设置在第二隔水板防水条的上方。作为优选，水室的侧面上设有1-30个水位调节阀门，优选设有2-20个水位调节阀门，更优选设有3-10个水位调节阀门。作为优选，相邻水位调节阀门之间的间距相同。作为优选，第二盖板上设有测试孔。作为优选，第二盖板上设有2-20个测试孔，优选设有3-10个测试孔，更优选设有4-8个测试孔。作为优选，渗流发生装置的水室连接口与水室的连接口通过防水密封板和连接螺栓紧密连接。作为优选，支座的高度为渗流发生装置高度的0.5-2倍，优选为0.6-1.5倍，更优选为0.7-1.2倍。在本专利技术中，第一多孔板和第二多孔板上设有透水小孔。作为优选，所述水室和渗流发生装置为透明材料，优选为有机玻璃或亚克力材料。根据本专利技术提供的第二种实施方案，提供一种测试水平渗流的方法：一种测试水平渗流的方法，该方法包括以下步骤：1)配置好与岩土介质相似材料，确定材料的填筑密实度以及分层填筑厚度；2)在渗流发生装置插入第一隔水板、第二隔水板、第一多孔板、第二多孔板，并在第一隔水板上贴好第一隔水板防水条，在第二隔水板上贴好第二隔水板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平渗流试验装置，该装置包括水室(1)、渗流发生装置(2)、支座(3)；渗流发生装置(2)设置在支座(3)的上方；水室(1)设置在渗流发生装置(2)和支座(3)的一侧；渗流发生装置(2)为箱体结构；水室(1)靠近渗流发生装置(2)的一侧设有连接口(101)，渗流发生装置(2)靠近水室(1)的一端设有水室连接口(201)，渗流发生装置(2)的水室连接口(201)与水室(1)的连接口(101)连接并相通；渗流发生装置(2)按照距离水室由近及远依次设有储水间(202)、隔水间(203)、筑土槽(204)和集水槽(205)。

【技术特征摘要】
1.一种水平渗流试验装置，该装置包括水室(1)、渗流发生装置(2)、支座(3)；渗流发生装置(2)设置在支座(3)的上方；水室(1)设置在渗流发生装置(2)和支座(3)的一侧；渗流发生装置(2)为箱体结构；水室(1)靠近渗流发生装置(2)的一侧设有连接口(101)，渗流发生装置(2)靠近水室(1)的一端设有水室连接口(201)，渗流发生装置(2)的水室连接口(201)与水室(1)的连接口(101)连接并相通；渗流发生装置(2)按照距离水室由近及远依次设有储水间(202)、隔水间(203)、筑土槽(204)和集水槽(205)。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述水室(1)为箱体结构，优选为长方体结构；和/或所述水室(1)的顶部设有水室进水口流量阀(102)；水室(1)的侧面底部设有水室排水口阀门(103)；水室(1)的侧面并且位于渗流发生装置(2)水平位置的上方设有水位调节阀门(104)。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：渗流发生装置(2)为箱体结构；渗流发生装置(2)的一端为开口结构并与水室(1)的连接口(101)连接并相通；渗流发生装置(2)还包括第一盖板(206)、第一隔水板(207)、第二隔水板(208)、第一多孔板(209)、第二多孔板(210)；渗流发生装置(2)的顶部的前端固定设有第一盖板(206)，第一盖板(206)上设有第一隔水板插口(20701)和第二隔水板插口(20801)；第一隔水板插口(20701)位于第一盖板(206)的中间，第二隔水板插口(20801)位于第一盖板(206)的后侧边缘；渗流发生装置(2)的底部并且位于第一隔水板插口(20701)正下方的位置设有第一隔水板凹槽(20702)，渗流发生装置(2)的底部并且位于第二隔水板插口(20801)正下方的位置设有第二隔水板凹槽(20802)；渗流发生装置(2)的内部两侧侧壁上均设有第一多孔板插槽(20901)和第二多孔板插槽(21001)；第一隔水板(207)设置在第一隔水板插口(20701)和第一隔水板凹槽(20702)之间；第二隔水板(208)设置在第二隔水板插口(20801)和第二隔水板凹槽(20802)之间；第一多孔板(209)设置在内部两侧侧壁上的第一多孔板插槽(20901)之间，第二多孔板(210)设置在内部两侧侧壁上的第二多孔板插槽(21001)之间；第二隔水板(208)和第一多孔板(209)紧密设置；水室连接口(201)、第一隔水板(207)和渗流发生装置(2)的两侧侧壁构成储水间(202)；第一隔水板(207)、第二隔水板(208)和渗流发生装置(2)的两侧侧壁构成隔水间(203)；第一多孔板(209)、第二多孔板(210)和渗流发生装置(2)的两侧侧壁构成筑土槽(204)；第二多孔板(210)、渗流发生装置(2)的末端侧板和渗流发生装置(2)的两侧侧壁构成集水槽(205)；筑土槽(204)的顶部设有第二盖板(20401)。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：隔水间(203)的底部或侧部下方设有隔水间排水阀(20301)；第一隔水板(207)和/或第二隔水板(208)的顶部设有拉手(211)；和/或集水槽(205)的底部或侧部下方设有渗流发生装置排水口(20501)。5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于：第一隔水板(207)的正面设有第一隔水板防水条(20703)，第一隔水板(207)的侧面设有第一隔水板固定凹槽(20704)；优选的是，第一隔水板固定凹槽(20704)设置在第一隔水板防水条(20703)的上方；和/或第二隔水板(208)的正面设有第二隔水板防水条(20803)，第二隔水板(208)的侧面设有第二隔水板固定凹槽(20804)；优选的是，第二隔水板固定凹槽(20804)设置在第二隔水板防水条(20803)的上方。6.根据权利要求3-5中任一项所述的装置，其特征在于：水室(1)的侧面上设有1-30个水位调节阀门(104)，优选设有2-20个水位调节阀门(104)，更优选设有3-10个水位调节阀门(104)；作为优选，相邻水位调节阀门(104)之间的间距相同；和/或第二盖板(20401)上设有测试孔(20402)；作为优选，第二盖板(20401)上设有2-20个测试孔(20402)，优选设有3-10个测试孔(20402)，更优选设有4-8个测试孔(20402)。7.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于：渗流发生装置(2)的水室连接口(201)与水室(1)的连接口(101)通过防水密封板和连接螺栓紧密连接；和/或支座(3)的高度为渗流发生装置(2)高度的0.5-2倍，优选为0.6-1.5倍，更优选为0.7-1.2倍。8.根据权利要求3-7中任一项所述的装置，其特征在于：第一多孔板(209)和第二多孔板(210)上设有透水小孔；和/或所述水室(1)和渗流发生装置(2)为透明材料，优选为有机玻璃或亚克力材料。9.一种测试水平渗流的方法或使用权利要求1-8中任一项所述装置的方法，该方法包括以下步骤：1)配置好与岩土介质相似材料，确定材料的填筑密实度以及分层填筑厚度；2)在渗流发生装置(2)插入第一隔水板(207)、第二隔水板(208)、第一多孔板(209)、第二多孔板(210)，并在第一隔水板(207)上贴好第一隔水板防水条(20703)，在第二隔水板(208)上贴好第二隔水板防水条(20803)，分别密封好第一多孔板(209)、第二多孔板(210)与渗流发生装置(2)接触面，分别在第一多孔板(209)、第二多孔板(210)靠近筑土槽(204)的一侧布置好滤布，在筑土...

【专利技术属性】
技术研发人员：董辉，赵一帆，罗正东，蒋秀姿，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43