一种植入式减压井径向井流试验系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种植入式减压井径向井流试验系统，包括分级溢流供水装置、径向进流装置、试验模型容器、植入动力装置以及双层减压井管装置；分级溢流供水装置用于控制溢流供水箱的水位；试验模型容器用于放置试验模型；径向进流装置用于给试验模型容器提供均匀稳定的径向进流；植入动力装置用于提供动力将双层减压井管装置压入试验模型容器的二元结构土体中。本实用新型专利技术基于大尺度试验装置，利用径向井流的试验方法，真实模拟二元结构地基植入式减压井应急抢险的全过程并获取洪水期管涌险情发生时该类减压井所能达到的降深、单位降深流量等各类参数，为研究集成可快速组装施工的减压井抢险装备、提高其应急抢险的能力提供了确切参考。供了确切参考。供了确切参考。

【技术实现步骤摘要】
一种植入式减压井径向井流试验系统


[0001]本技术涉及试验仪器设备领域，具体是一种植入式减压井径向井流试验系统，适用于地下水井流模型试验。

技术介绍

[0002]井作为一种地下建筑物被广泛应用于地下水取水、集水和回灌等工程中，现有的管井类型非常之多，包括绕丝管井、桥式管井、多孔管井等，其成孔方式包括钻孔成井和植入成井，目前大多数井管采取的都是钻孔成井，植入成井由于其直接通过挤土成井，成井速度快，避免塌孔等困扰，在高承压水地基中得到应用，但其设计参数还有赖于大量试验研究。因此，研发植入式减压井径向井流试验系统，可以补充井流径向试验平台的缺乏，真实反映地下水在井结构周边呈辐射状流动的井流特征，解决了渗透仪仅在垂直或水平向试验中的作用，不能真实反映井流性态的弊端。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的上述不足，本技术提供了一种植入式减压井径向井流试验系统，可以模拟真实高承压水地基工况下的试验环境，解决了室内模型试验尺寸上的不足，突破传统室内减压井试验缩小井管尺寸的思维，提供一种原尺寸植入式减压井径向井流试验系统去验证改进各项物理参数的设计，最大程度上消除比尺效应，尽可能还原现实中径向井流的特点。
[0004]为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：
[0005]一种植入式减压井径向井流试验系统，包括分级溢流供水装置、径向进流装置、试验模型容器、植入动力装置、双层减压井管装置；
[0006]所述分级溢流供水装置包括水源阀门、多级增压泵控制终端、溢流管道、多级增压泵、输水管道、溢流供水箱以及水头控制装置，所述多级增压泵受水源阀门和多级增压泵控制终端控制，通过输水管道抽水进入溢流供水箱，所述水头控制装置包括三角堰叠梁板以及控制三角堰叠梁板自动升降的升降控制单元，升降控制单元通过控制三角堰叠梁板的升降以控制溢流供水箱的水位；
[0007]所述试验模型容器用于填筑试验土样，试验模型从下至上依次为砂土层、黏土层及可拆卸的排水层；
[0008]所述径向进流装置通过PVC钢丝软管与溢流供水箱相连接，且环绕附着在试验模型容器外圈，用于给所述试验模型容器提供均匀稳定的径向进流；
[0009]所述植入动力装置用于提供动力将双层减压井管装置压入试验模型容器的二元结构土体中。
[0010]进一步的，所述溢流供水箱内部分隔为动态进水室、静态供水室及溢流排水室，其中动态进水室与溢流排水室封闭隔开，静态供水室分隔为至少三个供水腔，动态进水室与相邻的小供水腔使用多孔板连通，与动态进水室相邻的供水腔与溢流排水室之间通过三角
堰叠梁板隔开，所述至少三个供水腔之间通过不同高程的三角堰钢板连接，动态进水室用于接收多级增压泵抽入的进水，多余水量由三角堰叠梁板溢流，经溢流管道排出。
[0011]进一步的，所述三角堰叠梁板为上部三角堰下部多块钢板以铰链依次连接而成的可伸展的叠梁板，铰链间用止水密封条止水。
[0012]进一步的，所述水头控制装置包括升降控制单元、电动升降机、红外电子测距仪、定滑轮以及钢索，钢索的一端与三角堰叠梁板连接，另一端绕过定滑轮后与电动升降机连接；红外电子测距仪设于溢流供水箱顶部，用于测距识别水箱水位，升降控制单元用于根据控制红外电子测距仪检测的水箱水位控制升降控制单元提升三角堰叠梁板达到所需水箱水位。
[0013]进一步的，所述试验模型容器包括上端开口的内筒，所述内筒为直径100cm、高220cm的钢质圆柱空腔，地下埋深110cm，为砂土层，地上出露110cm，下部60cm为黏土层，上部50cm为可拆卸的盛水空腔，即所述排水层，所述盛水空腔的上部设置倾斜的出水口，用于控制试验系统的下游水位。
[0014]进一步的，所述内筒外围设有外筒，外筒的上端与砂土层上端平齐，外筒的底端与内筒底端间隔一定距离形成沉砂池，所述内筒作为试验模型容器的容器壁，容器壁上均匀开设透水孔形成内筒多孔壁，所述径向进流装置包括所述外筒与所述内筒围设形成的空间、位于所述空间且与PVC钢丝软管连通的管道、所述内筒上开设的透水孔，所述管道竖直设于外筒与内筒之间的空腔，且管道面向外筒内壁开进水孔以均匀注水。
[0015]进一步的，所述植入动力装置包括电动升降机、螺杆、圆状受力平台，电动升降机通过角钢桁架安装于试验模型容器中间正上方，所述电动升降机用于驱使螺杆通过圆状受力平台与双层减压井管装置连接，以向双层减压井管装置不断提供压入土体的动力。
[0016]进一步的，所述圆状受力平台设于螺杆的末端，圆状受力平台与双层减压井管装置锤击座螺纹连接，以便通过电动升降机模拟减压井压入过程及试验后带动井管抬升。
[0017]本技术提供户外植入式减压井径向井流试验平台，通过电动机提供植入动力以挤土形式在试验模型容器中迅速成井，通过分级溢流供水装置提供水压力模拟汛期管涌险情发生时植入式减压井自流与加泵抽水的排水减压效果，试验证明，植入式减压井能够在高承压水地基管涌应急抢险中应用，有良好的排水效果，并减小堤基土体水压力。有减压井与无减压井试验比较可知，粘土发生渗透破坏时平均渗透比降增大了60％左右，提高了土体抵抗渗透破坏的能力；同时，该技术作为植入式减压井径向井流试验平台，可以根据大量试验数据改进减压井相关的设计参数，以进一步提升其排水减压效果，更好应用于堤防汛期应急抢险。
附图说明
[0018]图1是本技术植入式减压井径向井流试验系统其中一个处于试验状态实施例的剖视图；
[0019]图2是本技术植入式减压井径向井流试验系统其中一个处于刚开始植入状态实施例的剖视图；
[0020]图3是本技术植入式减压井径向井流试验系统中溢流供水箱的三维透视图；
[0021]图4是本技术植入式减压井径向井流试验系统中水头控制装置中的三角堰叠
梁板平面图；
[0022]图5是本技术植入式减压井径向井流试验系统中溢流供水箱的平面俯视图(以三个供水腔为例，图上数字代表三角堰钢板高度)；
[0023]图6是本技术植入式减压井径向井流试验系统中大口径试验模型容器及径向进流装置的展开图；
[0024]图7是本技术植入式减压井径向井流试验系统中大口径试验模型容器及双层减压井管装置的俯视图；
[0025]图8是本技术植入式减压井径向井流试验系统中有无减压井模型黏土底面承压水头分布形态图。
[0026]图中附图标记分述如下：1
‑
水源阀门；2
‑
多级增压泵控制终端；3
‑
溢流管道；4
‑
多级增压泵；5
‑
流量计；6
‑
透明钢丝输水管道；7
‑
多孔透水板；8
‑
钢板；9
‑
升降控制单元；10
‑
三角堰叠梁板；11
‑
电动升降机；12
‑
红外电子测距仪；13
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植入式减压井径向井流试验系统，其特征在于：包括分级溢流供水装置、径向进流装置、试验模型容器、植入动力装置、双层减压井管装置；所述分级溢流供水装置包括水源阀门(1)、多级增压泵控制终端(2)、溢流管道(3)、多级增压泵(4)、输水管道(6)、溢流供水箱(18)以及水头控制装置，所述多级增压泵(4)受水源阀门(1)和多级增压泵控制终端(2)控制，通过输水管道(6)抽水进入溢流供水箱(18)，所述水头控制装置包括三角堰叠梁板(10)以及控制三角堰叠梁板(10)自动升降的升降控制单元(9)，升降控制单元(9)通过控制三角堰叠梁板(10)的升降以控制溢流供水箱(18)的水位；所述试验模型容器(24)用于填筑试验土样，试验模型从下至上依次为砂土层、黏土层及可拆卸的排水层；所述径向进流装置通过PVC钢丝软管(20)与溢流供水箱(18)相连接，且环绕附着在试验模型容器(24)外圈，用于给所述试验模型容器(24)提供均匀稳定的径向进流；所述植入动力装置用于提供动力将双层减压井管装置(33)压入试验模型容器(24)的二元结构土体中。2.如权利要求1所述的植入式减压井径向井流试验系统，其特征在于：所述溢流供水箱(18)内部分隔为动态进水室、静态供水室及溢流排水室，其中动态进水室与溢流排水室封闭隔开，静态供水室分隔为至少三个供水腔，动态进水室与相邻的小供水腔使用多孔板(7)连通，与动态进水室相邻的供水腔与溢流排水室之间通过三角堰叠梁板(10)隔开，所述至少三个供水腔之间通过不同高程的三角堰钢板(15)连接，动态进水室用于接收多级增压泵(4)抽入的进水，多余水量由三角堰叠梁板(10)溢流，经溢流管道(3)排出。3.如权利要求1所述的植入式减压井径向井流试验系统，其特征在于：所述三角堰叠梁板(10)为上部三角堰下部多块钢板以铰链(47)依次连接而成的可伸展的叠梁板，铰链(47)间用止水密封条(48)止水。4.如权利要求1所述的植入式减压井径向井流试验系统，其特征在于：所述水头控制装置包括升降控制单元(9)、电动升降机(11)、红外电子测距仪(12)、定滑轮(13)以及钢索(14)，钢索(14)的一端与三角堰叠梁板...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珂，盛小涛，李少龙，崔皓东，郭鹏杰，吴庆华，张伟，汪啸，范越，王金龙，陈劲松，严敏，肖利，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：新型
国别省市：