一种能模拟水力梯度大小和方向动态变化条件的渗透装置制造方法及图纸

一种能模拟水力梯度大小和方向动态变化条件的渗透装置，包括渗透仪主体、供水装置、集水装置，所述渗透仪主体包括旋转支架、盛放测试试样的有机玻璃管，所述有机玻璃管安装在旋转支架上，所述有机玻璃管随旋转支架转动而调整倾斜角度。所述供水装置包括储水箱、供水桶，储水箱通过连接管路连接供水桶，供水桶通过连接管路连接渗透仪主体，给渗透仪主体供水。所述集水装置包括集水桶，集水桶通过连接管路连接渗透仪主体，渗透仪主体在水力梯度大小和方向变化条件下渗透出的水流到集水桶中。本实用新型专利技术通过调整供水桶与集水桶的相对高度、以及有机玻璃管的倾斜角度，来改变测试试样水力梯度大小和方向，从而模拟测试试样所处的真实渗流环境，动态测得测试试样的渗透系数。

【技术实现步骤摘要】
一种能模拟水力梯度大小和方向动态变化条件的渗透装置
本技术涉及岩土工程
，具体是一种能模拟水力梯度大小和方向动态变化条件的渗透装置。
技术介绍
土的渗透性的研究是土力学和岩土工程邻域的一个重要和有实际意义的课题，它与人类生活密切相关，涉及的领域广泛，包括：水利、建筑、采矿、交通、石油、农业等。水在土体孔隙中流动的现象称为渗流，渗流会引起土体的渗透变形，直接对土工建筑物和地基的稳定与安全造成影响，研究土的渗透性是极其重要的。渗透系数是综合反映土体渗透性的一个指标，准确测定真实环境中土的渗透系数能更好的判断土的渗透性，对渗透计算有着重要的意义。目前室内测定渗透系数的方法主要分为常水头法和变水头法，通过改变渗流速度大小形成不同水力坡降的方法来测定渗透系数。这两种方法只考虑到调整水力梯度大小而忽略了调整水力梯度方向，不能模拟水力梯度大小和方向动态变化对渗透系数的影响，无法准确反映真实环境中不同水力梯度下土的渗透性特点。为了模拟土体内部的真实渗流环境，更加准确地获取土体在水力梯度变化（大小和方向的变化）条件下渗透系数的动态演化规律，研制一套能模拟在水力梯度大小和方向动态变化条件的测定土体渗透系数的渗透装置是非常重要的。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本技术提供一种能模拟水力梯度大小和方向动态变化条件的渗透装置，试验中可以模拟土体内部的水力梯度大小和方向的动态变化情况，能够在水力梯度大小和方向单一变化、或水力梯度大小和方向同时动态变化条件下对土体渗透系数进行测定，更加准确地获取土体在水力梯度大小和方向变化条件下渗透系数的动态演化规律，还能够通过观察有机玻璃管内测试试样渗透变形过程确定临界水力坡降的大小和方向，更加直观地反映土体的渗透特性。本技术采取的技术方案为：一种能模拟水力梯度大小和方向动态变化条件的渗透装置，包括渗透仪主体、供水装置、集水装置，所述渗透仪主体包括旋转支架、盛放测试试样的有机玻璃管，所述有机玻璃管安装在旋转支架上，所述有机玻璃管随旋转支架转动而调整倾斜角度。所述供水装置包括储水箱、供水桶，储水箱通过连接管路连接供水桶，供水桶通过连接管路连接渗透仪主体，给渗透仪主体供水。所述集水装置包括集水桶，集水桶通过连接管路连接渗透仪主体，渗透仪主体在水力梯度大小和方向变化条件下渗透出的水流到集水桶中。所述渗透仪主体还包括上盖板、上透水板、下透水板、支撑管、下盖板、紧固螺栓、固定支架。有机玻璃管一端放置在下盖板顶部圆形凹槽里，下盖板底面设置出水口，所述出水口与出水管连接，上透水板和下透水板放置在有机玻璃管内，下透水板由放置在下盖板顶部凹槽上的支撑管支撑，测试试样放置在上透水板与下透水板之间，上透水板上充填砾石或玻璃珠，有机玻璃管另一端设置上盖板，上盖板顶部设置进水口，进水口与供水橡胶管连接，上盖板与下盖板使有机玻璃管形成为一个密闭空间。所述有机玻璃管内由上盖板至下盖板可分为入水缓冲段、装样段、出水段，围绕上盖板与下盖板的圆周均布设置三个螺栓孔，旋转支架上的支撑圆环套在有机玻璃管外部中间位置，紧固螺栓依次穿过上盖板螺栓孔、支撑圆环螺栓孔和下盖板螺栓孔，将上盖板、有机玻璃管、支撑圆环和下盖板紧密连接，支撑圆环通过螺母固定在紧固螺栓上，将旋转支架上的支撑杆插入到固定支架的立板对应的卡槽中，支撑杆在卡槽中可以自由转动，盛放测试试样的有机玻璃管随旋转支架上的支撑杆的转动而调整倾斜角度。所述供水装置的供水桶侧壁由上而下安装进水橡胶管和溢水橡胶管，进水橡胶管与储水箱连接，由安装在进水橡胶管上的水泵将储水箱中盛放的纯净水或蒸馏水输送到供水桶中，溢水橡胶管将供水桶溢出的水回流至储水箱，供水桶底部设置供水橡胶管与上盖板进水口连接，通过供水橡胶管给渗透仪主体供水。所述集水装置的集水桶底部设置出水橡胶管，出水橡胶管与下盖板出水孔连接，渗透仪主体在水力梯度大小和方向变化条件下渗透出的水通过出水橡胶管流到集水桶中，集水桶侧壁安装排水橡胶管，将溢出的水收集到量筒中。所述上盖板为有机玻璃圆盘，在圆盘顶面中心处设置进水孔，进水孔与供水橡胶管连接并通过喉箍密封，上盖板底面设置圆形凹槽，圆形凹槽与有机玻璃管接触面上设有密封圈；所述下盖板为有机玻璃圆盘，在圆盘底面中心处设置出水孔，出水孔与出水橡胶管连接并通过喉箍密封，下盖板顶面设置圆形凹槽，圆形凹槽与有机玻璃管接触面上设有密封圈。所述有机玻璃管为透明材料，直径大于等于测试试样粒径d85的5倍，其长度为直径的3~4倍。所述支撑管为透明有机玻璃管，高度为直径的1~1.5倍，管壁均布透水孔。所述上透水板、下透水板皆为布满均匀透水孔的有机玻璃圆盘，在透水板与测试试样接触的一侧沿透水板边缘涂抹橡皮泥。所述旋转支架包括支撑圆环和两根支撑杆；支撑圆环设置三个均布的螺栓孔，采用钢板制成，支撑杆是外表面均布齿槽且齿槽与杆轴线方向一致的齿轮棒，采用钢杆件制成，支撑圆环穿过紧固螺栓套在有机玻璃管中间位置，通过螺母固定在紧固螺栓上，圆环平面与有机玻璃管轴线垂直；两根支撑杆轴对称布置在圆环两侧并焊接在圆环边缘上，将支撑杆放置在固定支架对应的卡槽上，支撑杆在卡槽中可以自由转动，有机玻璃管随支撑杆的转动而调整倾斜角度，从而实现水力梯度方向的改变，在卡槽上方设置卡口，通过卡口中的卡片卡在支撑杆的齿槽上限制支撑杆的转动。所述固定支架包括两块平行放置的立板和两根固定螺栓，两块立板由钢板制成，在一块立板底部以竖向轴线对称设置两个螺栓孔，另一块立板在对应位置设置螺栓孔，固定螺栓穿过两块立板对应的螺栓孔，由螺母将螺栓与立板固定，沿立板竖向轴线距立板顶部一定距离处设置对应的卡槽，在卡槽正上方设置卡口，在卡口上安装由钢板制成的卡片，卡片可卡在支撑杆齿槽上。所述供水桶与集水桶都设置有提拉部件，通过提拉部件调整供水桶与集水桶的相对高度，来改变测试试样两侧水头压力。本技术一种能模拟水力梯度大小和方向动态变化条件的渗透装置，通过调整供水桶与集水桶的相对高度、以及有机玻璃管的倾斜角度，来改变测试试样水力梯度大小和方向，从而模拟测试试样所处的真实渗流环境，动态测得测试试样的渗透系数，更加准确地获取土体在水力梯度大小和方向变化条件下渗透系数的动态演化规律；采用透明有机玻璃管盛放测试试样，方便观察实验过程中细颗粒的跳动、移动、渗透通道的产生、水的浑浊程度等现象，更加准确地确定临界水力坡降的大小和方向，能够直观反映土体的渗透特性。附图说明图1为本技术的整体结构示意图。图2为本技术的整体正视结构示意图。图3为本技术的渗透仪主体正视结构示意图。图4为本技术的渗透仪主体左视结构示意图。图5为本技术的渗透仪主体倾斜角度下的左视结构示意图。图6为本技术的上盖板的主视结构示意图。图7为本技术的下盖板的仰视结构示意图。图8为本技术的透水板的结构示意图。图9为本技术的支撑管的主视结构示意图。图10为本技术的旋转支架的俯视结构示意图。图11为本技术的固定支架的主视结构示意图。图12为图11的A处放大视图。图13为本技术的固定支架的左视结构示意图。图14为图13的B处放大视图。具体实施方式参见图1所示，一种能模拟水力梯度大小和方向动态变化条件的渗透装置，该渗透装置包括渗透仪主体1、供水装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能模拟水力梯度大小和方向动态变化条件的渗透装置，包括渗透仪主体（1）、供水装置（2）、集水装置（3），其特征在于：所述渗透仪主体（1）包括旋转支架（11）、盛放测试试样（14）的有机玻璃管（8），所述有机玻璃管（8）安装在旋转支架（11）上，所述有机玻璃管（8）随旋转支架（11）转动而调整倾斜角度；所述供水装置（2）包括储水箱（20）、供水桶（21），储水箱（20）通过连接管路连接供水桶（21），供水桶（21）通过连接管路连接渗透仪主体（1），给渗透仪主体（1）供水；所述集水装置（3）包括集水桶（22），集水桶（22）通过连接管路连接渗透仪主体（1），渗透仪主体（1）在水力梯度大小和方向变化条件下渗透出的水流到集水桶（22）中。

【技术特征摘要】
1.一种能模拟水力梯度大小和方向动态变化条件的渗透装置，包括渗透仪主体（1）、供水装置（2）、集水装置（3），其特征在于：所述渗透仪主体（1）包括旋转支架（11）、盛放测试试样（14）的有机玻璃管（8），所述有机玻璃管（8）安装在旋转支架（11）上，所述有机玻璃管（8）随旋转支架（11）转动而调整倾斜角度；所述供水装置（2）包括储水箱（20）、供水桶（21），储水箱（20）通过连接管路连接供水桶（21），供水桶（21）通过连接管路连接渗透仪主体（1），给渗透仪主体（1）供水；所述集水装置（3）包括集水桶（22），集水桶（22）通过连接管路连接渗透仪主体（1），渗透仪主体（1）在水力梯度大小和方向变化条件下渗透出的水流到集水桶（22）中。2.根据权利要求1所述一种能模拟水力梯度大小和方向动态变化条件的渗透装置，其特征在于：所述渗透仪主体（1）还包括上盖板（4）、上透水板（6）、下透水板（7）、支撑管（9）、下盖板（5）、紧固螺栓（10）、固定支架（12）；有机玻璃管（8）一端放置在下盖板（5）顶部圆形凹槽里，下盖板（5）底面设置出水口，所述出水口与出水橡胶管（19）连接，上透水板（6）和下透水板（7）放置在有机玻璃管（8）内，下透水板（7）由放置在下盖板（5）顶部凹槽上的支撑管（9）支撑，测试试样（14）放置在上透水板（6）与下透水板（7）之间，上透水板（6）上充填砾石或玻璃珠（13），有机玻璃管（8）另一端设置上盖板（4），上盖板（4）顶部设置进水口，进水口与供水橡胶管（18）连接，上盖板（4）与下盖板（5）使有机玻璃管（8）形成为一个密闭空间；所述有机玻璃管（8）内由上盖板（4）至下盖板（5）可分为入水缓冲段（15）、装样段（16）、出水段（17），围绕上盖板（4）与下盖板（5）的圆周均布设置三个螺栓孔，旋转支架（11）上的支撑圆环（29）套在有机玻璃管（8）外部中间位置，紧固螺栓（10）依次穿过上盖板（4）螺栓孔、支撑圆环（29）螺栓孔和下盖板（5）螺栓孔，将上盖板（4）、有机玻璃管（8）、支撑圆环（29）和下盖板（5）紧密连接，支撑圆环（29）通过螺母固定在紧固螺栓（10）上，将旋转支架（11）上的支撑杆（30）插入到固定支架（12）的立板（31）对应的卡槽（33）中，支撑杆（30）在卡槽（33）中可以自由转动，盛放测试试样（14）的有机玻璃管（8）随旋转支架（11）上的支撑杆（30）的转动而调整倾斜角度。3.根据权利要求1所述一种能模拟水力梯度大小和方向动态变化条件的渗透装置，其特征在于：所述供水装置（2）的供水桶（21）侧壁由上而下安装进水橡胶管（24）和溢水橡胶管（25），进水橡胶管（24）与储水箱（20）连接，由安装在进水橡胶管（24）上的水泵（23）将储水箱（20）中盛放的纯净水或蒸馏水输送到供水桶（21）中，溢水橡胶管（25）将供水桶（21）溢出的水回流至储水箱（20），供水桶（21）底部设置供水橡胶管（18）与上盖板（4）进水口连接，通过供水橡胶管（18）给渗透仪主体（1）供水。4.根据权利要求1所述一种能模拟水力梯度大小和方向动态变化条件的渗透装置，其特征在于：所述集水装置（3）的集水桶（22）底部设置出水橡胶管（19），出水橡胶管（19）与下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振华，黄晓宇，刘武，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34