一种可控漏缝宽度和双缝间距的漏水漏砂演化实验设备制造技术

本实用新型专利技术涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种可控漏缝宽度和双缝间距的漏水漏砂演化实验设备，包括水箱、降水装置、滤网、漏水漏砂发生装置、堵塞装置、型钢支架、测量装置、拍摄装置和收集装置，所述漏水漏砂发生装置的底板两侧设有漏缝，所述漏水漏砂发生装置内填充有砂土；所述型钢支架的下方设有用于堵塞所述漏缝的堵塞装置，所述漏缝的下方设有收集装置；所述漏水漏砂发生装置的顶部开口处设有所述滤网，所述滤网的上方设有所述水箱和降水装置；所述测量装置设置于所述前板的外壁一侧。本实用新型专利技术整个装置透明可视化，可以观察到土体整体的扰动以及土体沉降变形的情况，并有利于记录试验过程中的漏水量、漏砂量和渗漏时间等参数的变化。等参数的变化。等参数的变化。

【技术实现步骤摘要】
一种可控漏缝宽度和双缝间距的漏水漏砂演化实验设备


[0001]本技术涉及岩土工程
，尤其涉及一种可控漏缝宽度和双缝间距的漏水漏砂演化实验设备。

技术介绍

[0002]在许多地下工程如深基坑开挖，地铁盾构隧道和地下管线中，经常发生漏水和漏水漏砂灾害，导致地面出现了大量的沉降，进而产生巨大的塌陷坑，这对城市的安全建设造成了很大的威胁。为此，许多相关研究方向的学者也对应进行了大量的工作。大量研究表明，由于地铁盾构隧道衬砌之间搭接不平，基坑支护结构出现止水缺陷和地下管线老化出现渗漏现象，缺陷处将会出现应力集中，原先处于平衡的应力场和渗流场将发生改变。由于砂土具有无粘聚力、稳定性差和透水性强等特点，当地下水位漫过缺陷所存在的位置时，地下水作为无限体，其水压极大，将会携带着大量的颗粒迅速从缺陷中涌出，形成漏水漏砂现象。当引起富水砂层、粉土层等地层流失后，地层内部将会逐渐形成空腔，由于其上覆地层和路面结构存在一定的结构稳定性，使得地表以下的内部空腔难以被发现。随着车辆等外荷载作用，将发生地面突然塌陷沉降，这也是路面之所以沉降和地面之所以塌陷等一连串问题的原因所在。
[0003]对于路面沉降以及地面塌陷的研究，目前多是用工程案例分析或者进行室内试验模拟手段来研究。近来研究多是针对地下工程出现单个止水缺陷所引发的漏水漏砂灾害，对于双止水缺陷及其性状（例如双漏缝及其宽度和双缝间距）对漏水漏砂的影响的研究还很有限。目前来说，和地下工程中发生漏水漏砂灾害的研究可分为三大类型，第一种是有关基坑工程中漏水漏砂灾害的研究,此类研究主要模拟深基坑开挖中，基坑侧面支护结构出现止水缺陷导致漏水漏砂的发生，其实验装置一般设计为水流从上面及左面流向右面支护板的缺陷口，通过更换支护板来达到变换止水缺陷性状的目的，但其模拟的情况仅局限在地下工程中基坑开挖范围内，并且关于双止水缺陷的情况也很少涉及；第二种是有关地铁盾构隧道工程中漏水漏砂的研究，若考虑止水缺陷位置的影响，其实验装置一般会模拟隧道的全貌，通过转动管道模拟止水缺陷出现在隧道不同位置，若假设缺陷位置在隧道正上方，研究缺陷性状的影响，其实验装置一般会简化掉隧道，呈长方体，仅模拟缺陷上方土体，这类装置也并未考虑到隧道出现双止水缺陷（漏口或漏缝）的情况，且改变缺陷性状的方法只有更换底板，十分繁琐；第三种是有关地下管线老化引发漏水漏砂灾害的研究，其老化一般出现在正上方，故装置简化方式与隧道相仿，但其研究主要集中在单管线渗漏，对于双管线（双止水缺陷）渗漏的情况还有待完善。以上试验的研究，多次指出漏水漏砂灾害易发生在各地下工程中，且漏水漏砂演化是一个复杂的问题，需要考虑到土体性质，水流条件，止水缺陷条件等多个因素，并认为砂土渗漏后，由于渗透系数增加，加快液体流动，从而带出更多的土颗粒，是一个恶化耦合过程。到目前为止，关于研究双止水缺陷及其性状对地下工程漏水漏砂影响的研究工作还很少，关于砂土渗漏机理问题还没有被有效的解决，大部分科研人员仍然停留在研究单止水缺陷条件下土壤性质、水流条件及破损口条件对地下工程
漏水漏砂的影响，关于研究双止水缺陷及其性状与漏水漏砂关系的试验及其技术方案比较单一，缺少系统性、综合性；
[0004]本技术正是基于以上情况下，与现有的模拟地下工程漏水漏砂试验不同，在考虑止水缺陷均位于地下设施正上方且止水缺陷形状为漏缝的条件下，设计了一种全新的可控漏缝宽度和双缝间距的双缝漏水漏砂演化实验设备，将模型底板分为三块并插入前后板挖出的沟槽中，通过控制底板中间板的长度及板与板间的距离来控制双缝间的距离及漏缝的宽度，在砂土饱和后将漏缝打开，监测记录漏水漏砂量以及土体沉降变形情况，来模拟在不同漏缝宽度和不同双缝间距的双缝漏水漏砂模型试验，监测不同漏缝宽度和不同双缝间距条件下漏水漏砂量以及沉降变形的情况，进而深入探究各参数在渗漏过程中的变化机理和变化原因，提出相应预防漏水漏砂灾害的措施，为城市建设预防隧道渗漏灾害提供实验依据。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可控漏缝宽度和双缝间距的漏水漏砂演化实验设备，底板分为三块并插入前后板挖出的沟槽中，通过改变底板中间板的长度及板与板间的距离来模拟不同双缝间距及漏缝宽度下的地下工程漏水漏砂的情况。实验中土体开始渗漏后，整个装置透明可视化，可以观察到土体整体的扰动以及土体沉降变形的情况，并有利于记录试验过程中的漏水量、漏砂量和渗漏时间等参数的变化，从而能够根据所得参数来分析试验现象的产生原因以及与各个参数之间的关联关系，从而为建立适当的模型以预测双止水缺陷下的地表沉降曲线奠定了坚实的基础，对岩土工程中涉及有关水土流失的研究、工程建设中预防土体漏水漏砂造成的危害、减少工程和非工程事故的产生等方面均有着积极的指导意义。
[0006]为了实现本技术的目的,本技术采用的技术方案为：
[0007]本技术公开了一种可控漏缝宽度和双缝间距的漏水漏砂演化实验设备，包括水箱、降水装置、滤网、漏水漏砂发生装置、堵塞装置、型钢支架、测量装置、拍摄装置和收集装置，所述漏水漏砂发生装置为由前板、后板、侧板和底板组成的顶部开口的中空方形结构，所述底板两侧设有漏缝，所述漏水漏砂发生装置内填充有砂土；所述漏水漏砂发生装置设置于所述型钢支架上，所述型钢支架的下方设有用于堵塞所述漏缝的堵塞装置，所述漏缝的下方设有收集装置；所述漏水漏砂发生装置的顶部开口处设有所述滤网，所述滤网的上方设有所述水箱和降水装置；所述测量装置设置于所述前板的外壁一侧；所述拍摄装置设置于所述漏水漏砂发生装置的外侧；
[0008]所述底板由中间底板和两块侧底板组成，所述中间底板的两端与所述侧底板的内端之间设有所述漏缝；所述前板和后板内壁下方设有用于所述底板插入的滑槽。
[0009]所述降水装置包括进水管、阀门、浮子流量计和伞状降水器，所述进水管呈L形结构，其顶端与所述水箱的底部相连，其底端与所述伞状降水器相连，所述伞状降水器呈截面宽度由上端至下端逐渐增大的锥形结构，所述进水管上设有浮水流量计和水阀阀门，所述水阀阀门设置于靠近所述水箱的一侧。
[0010]所述前板的侧壁上方设有若干呈方形的细条型漏口。
[0011]所述漏水漏砂发生装置的内腔中等间隔设有若干层砂土，相邻所述砂土之间铺设
有一层彩砂。
[0012]所述堵塞装置大致呈“Y”形结构，其底端放置于地面上，其两侧顶端连接有用于堵塞所述漏缝的圆柱形软木塞。
[0013]所述测量装置为设置于所述前板前壁外侧右端的刻度线，所述刻度线的零刻度与所述底板的上表面齐平。
[0014]所述拍摄装置包括照相机和高清摄像机，所述照相机设置于所述漏水漏砂发生装置的上方，所述高清摄像机设置于所述漏水漏砂发生装置的一侧。
[0015]所述型钢支架呈底部四个角设有支撑杆的方形结构，所述收集装置呈中空顶部开口的方形结构，其放置于所述型钢支架的下方两侧。
[0016]本技术的有益效果在于：
[0017]1.本技术底板分为三块并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可控漏缝宽度和双缝间距的漏水漏砂演化实验设备，其特征在于：包括水箱（1）、降水装置、滤网（6）、漏水漏砂发生装置、堵塞装置（16）、型钢支架（17）、测量装置（10）、拍摄装置和收集装置（18），所述漏水漏砂发生装置为由前板（11）、后板（12）、侧板（13）和底板（14）组成的顶部开口的中空方形结构，所述底板（14）两侧设有漏缝（15），所述漏水漏砂发生装置内填充有砂土（8）；所述漏水漏砂发生装置设置于所述型钢支架（17）上，所述型钢支架（17）的下方设有用于堵塞所述漏缝（15）的堵塞装置（16），所述漏缝（15）的下方设有收集装置（18）；所述漏水漏砂发生装置的顶部开口处设有所述滤网（6），所述滤网（6）的上方设有所述水箱（1）和降水装置；所述测量装置（10）设置于所述前板（11）的外壁一侧；所述拍摄装置设置于所述漏水漏砂发生装置的外侧。2.根据权利要求1所述的一种可控漏缝宽度和双缝间距的漏水漏砂演化实验设备，其特征在于：所述底板（14）由中间底板（141）和两块侧底板（142）组成，所述中间底板（141）的两端与所述侧底板（142）的内端之间设有所述漏缝（15）；所述前板（11）和后板（12）内壁下方设有用于所述底板（14）插入的滑槽（21）。3.根据权利要求1所述的一种可控漏缝宽度和双缝间距的漏水漏砂演化实验设备，其特征在于：所述降水装置包括进水管（4）、阀门（2）、浮子流量计（3）和伞状降水器（5），所述进水管（4）呈L形结构，其顶端与所述水箱（1）的底部相连，其底端与所述伞状降水器（5）相连，所述伞状降水器（5）呈截面宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟平，王书涵，田思文，崔运帷，何星辰，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：新型
国别省市：