一种松散破碎介质多功能渗流试验装置，它包括一个筒体，在筒体的筒壁上，从上至下均设有两排竖立的用来安装张力计和气压表的安装孔。筒体的顶端设有一块带有回形喷淋管的盖板，盖板通过连接螺栓和设在筒体顶端的法兰连接在一起，盖板和法兰之间设有密封垫圈，在盖板上还分别设有测温口接头、喷淋管进水口接头、进水口接头和进气口接头。在筒体的下端通过连接螺栓和法兰连接有一个筒体底座，筒体的下端和筒体底座之间设有密封垫圈，筒体底座的上端设有一块布满排水孔的隔板，在隔板上设有一块过滤网，在筒体内，过滤网的上面放有一层光滑卵石。在筒体底座的筒壁上部均设有四个出气口接头，在筒体底座的筒壁下部均设有四个出水口接头。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用来做松散破碎介质渗流试验的装置，特别是一种多功 能的用来做松散破碎介质气液两相流体渗流试验的装置。
技术介绍
松散破碎介质是多孔介质的一种，是含有固相的多相系，其它相可以是 气相或液相，固体相称为固体骨架，其它部分称为空隙或孔隙，固相遍布整 个介质，具有较大的比面，空隙中的许多孔洞相互连通。 一般来说，松散破 碎介质相对其它多孔介质如土壤、裂隙岩体等， 一是颗粒级配分布极不均匀， 二是颗粒粒径较大，三是颗粒间不存在联结或只存在弱联结。自然界中松散 破碎介质的例子很多，如矿山岩体爆破后形成的矿堆、用于堆石坝、铁路和 公路路基、桥梁墩台、软基础处理和高填方等工程的堆石等。因而，松散破 碎介质的渗流问题具有广泛的应用范围，是渗流领域的研究热点之一。根据 松散破碎介质的孔隙充填流体的类型可将此类介质的渗流问题分为液体饱和 渗流、液体非饱和渗流、气体饱和渗流和气液两相流体渗流。气液两相流体渗流是石油、化工、动力等工业领域常见的流动工况，但气 液两相流体流量的测量方法却一直是国际上尚未圆满解决的问题。气液两相流体渗流的研究，是随着工业技术需要发展起来的，特别是上世纪40年代， 由于动力工程、化学工程、石化工程、原子能工程、航天工程及环境工程的 兴起，气液两相流体渗流研究日益受到重视，并形成了一门完整的应用基础 学科。目前，国内外在松散破碎介质渗流研究领域，开展较多的是关于水和应 力的耦合研究。关于松散破碎介质中气液两相流体渗流尚无人开展研究，鉴 于此，开发一种多功能松散破碎介质气液两相流体渗流试验装置可以填补这 方面研究的空白，具有重大的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为研究松散破碎介质气液两相流体渗流而提供一种多功 能试验装置。本专利技术的技术方案是 一种松散破碎介质多功能渗流试验装置，它包括 一个由上筒体和下筒体组成的筒体，上筒体和下筒体之间通过法兰、连接螺 栓连接在一起，在上筒体和下筒体之间还设有密封垫圈。在筒体的筒壁上， 从上至下均设有两排竖立的带有无孔橡胶塞和有孔橡胶塞的安装孔， 一排竖 立的用来安装张力计， 一排竖立的为气压测孔，用来安装气压表。筒体的顶 端设有一块带有回形喷淋管的盖板，回形喷淋管安装在盖板下表面的筒体内， 回形喷淋管上设有喷淋孔，盖板通过连接螺栓和设在筒体顶端的法兰连接在 —起，盖板和法兰之间设有密封垫圈，在盖板的上表面还分别设有测温口接 头、喷淋管进水口接头、进水口接头和进气口接头。其中，喷淋管进水口接 头与安装在盖板下表面筒体内的回形喷淋管相接，测温口接头、进水口接头 和进气口接头与筒体内腔相通。在筒体的下端通过连接螺栓和法兰连接有一 个筒体底座，筒体的下端和筒体底座之间设有密封垫圈。筒体底座的上端设 有一块布满排水孔的隔板，隔板上排水孔的孔径为lcm、间距为8rran。在隔板 上设有一块过滤网，过滤网为200目的金属滤网。在筒体内，过滤网的上面 布有一层8-15mm厚的光滑卵石，卵石的直径为3-6ram。在筒体底座的筒壁上部均设有四个出气口接头，在筒体底座的筒壁下部均设有四个出水口接头， 以保证实验过程中进水量较大时排水通畅，不至于对介质的渗透能力产生影 响。本专利技术进一步的技术方案是:在筒体的内壁设有一层5mm厚的水泥砂浆， 水泥砂浆上涂有一层环氧树脂。在筒体的内壁作此特殊处理，是为了减少筒 体内的边壁效应，因为筒体内光滑的内壁容易产生无规则的小形气体环流， 增加气体阻力。本专利技术再进一步的技术方案是筒体长度与筒体内径的半径之比大于 3:1,以保证流体在实验介质中的流动为一维流动。本实验装置使用的张力计系中科院地理科学与资源研究所生产的 DLS-II型张力计，在单相液体非饱和渗流实验和气液两相流体渗流实验过程 中，能有效实现基质吸力测量；使用的气压表系韩国生产的KONICS系列气 压表，配合自制的探头测量介质内的气压，在单相气体渗流实验和气液两相 流体渗流实验过程中，达到理想效果。做实验时，整个实验装置置于一台秤上，通过该台秤可以监测渗流试验 过程中是否形成了稳态渗流过程。筒体上端盖板上的进水孔接头和喷淋管进 水口接头分别连接两套进水系统。单相液体饱和渗流实验过程中，出水管接头与装置外的水箱连接，用溢 流装置调节下端水头，上端用一根与盖板上进水孔接头相连的水管来调节水 头。从下端排水孔反向进水，排出装置中的空气，直至顶端水管中看得到水 面，停止进水。静置一段时间后，从进水管进水，同时逐渐缓慢地打开四个 排水孔，整个过程中，要防止气体进入装置，用LZB系列转子流量计测量出对应时刻水的流量0，测量试样两端对应时刻的压力差，即可得到对应时刻 的水力梯度和渗流速度。单相液体非饱和渗流实验过程中，从上端进水口接头进水，用LZB系列 转子流量计控制流量，形成吸吮过程和排泄过程，待渗流稳定后测量孔隙水 压力A、 / 2、水流量、对应某含水量的重量和介质中水的饱和度。通过盖板 上进气孔接头和装置外的气体降温装置相连，保证了单相气体渗流实验过程 中气体的流动是等温流动。本专利技术提供的松散破碎介质多功能渗流实验装置具有以下特点1、功能强大，覆盖的研究内容多，能够进行单相液体饱和渗流、单相液 体非饱和渗流的实验研究，还能进行单相气体渗流实验研究以及气液两相流 体渗流实验研究。2、 装置和管线均采用密闭式，防止了气体泄露和液体流出，保证了良好 的实验环境条件，操作简单，稳定性好，能有效模拟现场实际情况，测量数 据真实可靠。3、 装置内壁经过特殊处理，很大程度上减小了边壁效应。4、 装置配备的LZB系列转子流量计，能简捷迅速地测量对应时刻的液 体流量，代替了液体流量的人工测量方式。5、 装置配备的中科院地理科学与资源研究所生产的DLS-II型张力计， 能有效测量松散破碎介质中的孔隙水压力，解决了在液体渗流实验过程中， 基质吸力难以量测的难题。6、 装置配备的韩国生产的KONICS系列气体压力表，灵敏度高，结合 自制的探头，能有效测量气体压力，解决了在气体渗流实验过程中，压力表测量管易堵塞、灵敏度低的难题。7、装置上的进气口接头装置外的气体降温装置相连，保证了单相气体渗 流实验过程中气体的流动是等温流动。松散破碎介质多功能渗流实验装置既能完成单相气体、液体渗流实验， 又能完成气液两相流体渗流实验，操作简单，使用寿命长，适用性强，测量 数据真实有效，达到了预计的设计目标。以下结合附图和具体实施方式对本专利技术的详细结构作进一步描述。 附图说明附图l为本专利技术的结构示意附图2为附图1的俯视附图3为回形喷淋管的结构示意附图4为附图3的左视图。 具体实施例方式如附图所示 一种松散破碎介质多功能渗流试验装置，它包括一个由上 筒体111和下筒体112组成的筒体11，上筒体111和下筒体112之间通过法 兰12、 15、连接螺栓13连接在一起，筒体11长度与筒体11内径半径之比 为3:1，在上筒体111和下筒体112之间还设有密封垫圈14。在筒体11的筒 壁上，从上至下均设有两排竖玄的带有无孔橡胶塞29和有孔橡胶塞16的安 装孔28， 一排竖立的用来安装张力计9， 一排竖立的为气压测孔，用来安装 气压表10。筒体11的顶端设有一块带有回形喷淋管61的盖板6，回形喷淋 管61安装在盖板6下表面的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种松散破碎介质多功能渗流试验装置，其特征是：它包括一个由上筒体和下筒体组成的筒体，上筒体和下筒体之间通过法兰、连接螺栓连接在一起，在上筒体和下筒体之间还设有密封垫圈，在筒体的筒壁上，从上至下均设有两排竖立的带有无孔橡胶塞和有孔橡胶塞的安装孔，一排竖立的用来安装张力计，一排竖立的为气压测孔，用来安装气压表；筒体的顶端设有一块带有回形喷淋管的盖板，回形喷淋管安装在盖板下表面的筒体内，回形喷淋管上设有喷淋孔，盖板通过连接螺栓和设在筒体顶端的法兰连接在一起，盖板和法兰之间设有密封垫圈，在盖板上还分别设有测温口接头、喷淋管进水口接头、进水口接头和进气口接头，喷淋管进水口接头与安装在盖板下表面筒体内的回形喷淋管相接，测温口接头、进水口接头和进气口接头与筒体内腔相通；在筒体的下端通过连接螺栓和法兰连接有一个筒体底座，筒体的下端和筒体底座之间设有密封垫圈，筒体底座的上端设有一块布满排水孔的隔板，隔板上排水孔的孔径为１ｃｍ、间距为８ｍｍ，在隔板上设有一块过滤网，过滤网为２００目的金属滤网，在筒体内，过滤网的上面布有一层８－１５ｍｍ厚的光滑卵石，卵石的直径为３－６ｍｍ，在筒体底座的筒壁上部均设有四个出气口接头，在筒体底座的筒壁下部均设有四个出水口接头。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：丁德馨，李广悦，饶龙，莫永刚，肖猛，陈翔，徐文平，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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