CN102636425A - 一种轻便多功能岩土体渗流实验台 - Google Patents

Abstract

一种轻便多功能岩土体渗流实验台，主要由实验台台体、供水系统和实验数据测量装置构成。在实验台台体的试验台底座上开有多排相互平行的进出水渗流通道，多排相互平行的进出水渗流通道在试验台底座的中部交汇连通，进出水渗流通道内设有预制裂隙块，各进出水渗流通道两侧的通水接口处分别设有与水泵构成循环通路的水管，进出水渗流通道两侧的各路水管上分别依次设有压力传感器、滤液阀、流量传感器及控制阀门。可实时观测实验中流体及其中颗粒运移情况；还能放在振动台上实时测量振动条件下裂隙或者孔隙介质的渗透能力变化，其结构简单，规模小，轻便，可任意放置，操作方便，实验效果好。

Description

一种轻便多功能岩土体渗流实验台

技术领域

本发明涉及一种渗流实验台，尤其是一种适用于岩土、地下工程、水利水电等工程中模拟裂隙或者孔隙介质渗流的轻便可视化多功能渗流实验台。

背景技术

裂隙或者孔隙岩土体的渗流对岩土工程与地下工程的安全有重要的影响。如今已有很多学者对此进行了大量的理论与实验研究。在实际情况中，岩土体中裂隙往往交叉成裂隙网络，目前很少有学者对岩土体交叉裂隙中流体的流动情况进行实验验证；并且，岩土体中往往裂隙和孔隙并存，虽然很多学者对裂隙和孔隙并存的岩土体渗透情况进行过研究，但很少有人进行实验验证；另外，岩土体裂隙中泥沙运移机理以及在振动条件下的泥沙运移机理实验研究尚很少见诸报道。

发明内容

技术问题：本发明目的是提供一种轻便多功能岩土体渗流实验台，以此对岩土体中裂隙网络渗流、双重介质渗流和含沙裂隙渗流及振动条件下的含沙裂隙渗流进行更为直观的实验研究。

技术方案：本发明的轻便多功能岩土体渗流实验台，包括实验台台体，实验台台体包括试验台底座、依次设在试验台底座上的橡胶密封垫、透明盖板和镂空盖板组成；试验台底座上开有多排相互平行的进出水渗流通道，多排相互平行的进出水渗流通道在试验台底座的中部交汇连通，交汇连通处下方设有压力传感器接口，进出水渗流通道内设有预制裂隙块，各进出水渗流通道两侧的通水接口处分别设有与水泵构成循环通路的水管，进出水渗流通道两侧的各路水管上分别依次设有压力传感器、滤液阀、流量传感器及控制阀门。

所述的镂空盖板和试验台底座均由不锈钢制成；所述的透明盖板为有机玻璃板或钢化玻璃板；所述的多排相互平行的进出水渗流通道为2-5排；所述进出水渗流通道两侧的通道呈阶梯状；所述的预制裂隙块由多孔介质或者裂隙介质组成。

有益效果：本发明不仅能完成测量现有实验中所需的实验数据，还能通过观察面观察裂隙中泥沙颗粒的运移，有效地弥补了使用岩样进行实验的不足。并且能够实现振动条件下泥沙颗粒运移机理的实验研究。同时，实验台可根据实际研究的岩体裂隙或者孔隙进行自加工和多种交叉裂隙的组合，能够适用于各种裂隙或者孔隙渗流实验。具体体现在：

1.实验台使用有机玻璃作为观察面，可实时监测泥沙颗粒在裂隙中运动情况。通过实验现象能有效地解释实验数据，同时也可对已有的实验结论进行验证性实验。有效地弥补了以往实验结果的检验性问题；

2.实验台设计有交接于一点的渗流槽，用以组合成各种简单岩土体裂隙网络渗流模拟实验，使得实验台不仅能满足常规裂隙实验研究，同时能实现岩土体简单裂隙网络裂隙渗流的实验研究。

3.在渗流槽中使用混凝土预制裂隙，可根据所研究的问题而制作相应的裂隙，能够根据实验目的改变裂隙形状，从中能更容易找到具有一定规律的实验现象和实验结论。也可以在渗流槽中加入各种固体孔隙介质，研究不同固体孔隙介质的渗透性区别。同时，又可以在渗流槽中加入琐碎岩土体预制裂隙和孔隙，实现岩土体中裂隙-孔隙双重介质渗流规律的实验研究。

4.实验台上每个渗流通道的进水口和出水口处均设有滤液阀，可实现颗粒大小及颗粒加入量对岩土体裂隙渗流影响的实验研究。相比于其他颗粒运移实验，能更准确地得到颗粒的滞留质量及颗粒大小。

5.实验台结构简单，规模小，可放置于振动台上，观察岩土体振动条件下的裂隙渗流规律，并可定量研究振动对岩土体含沙裂隙渗流的影响。

6.当实验台的接口装置换成气体渗流接口时，可进行岩土体裂隙或者孔隙中气体渗流的各种实验研究，功能强大，实验效果好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的实验台台体剖视结构示意图。

图中：1－实验台台体，2－进出水渗流通道，3－螺栓，4－压力传感器，5－滤液阀，6－流量传感器，7－控制阀，8－水管，9－水泵，1-1－镂空盖板，1-2－透明盖板，1-3－橡胶密封垫，1-4－试验台底座，1-5 －压力传感器接口，1-6.－通水接口，1-7－预制裂隙块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

本发明的轻便多功能岩土体渗流实验台，主要由实验台台体1、供水系统和实验数据测量装置构成。供水系统由水泵9和循环水管8构成；实验数据测量装置由压力传感器4、滤液阀5、流量传感器6及控制阀门7构成。所述的实验台台体1包括试验台底座1-4、依次设在试验台底座1-4上的橡胶密封垫1-3、透明盖板1-2和镂空盖板1-1组成；所述的镂空盖板1-1和试验台底座1-4均由不锈钢制成；所述的透明盖板1-2为有机玻璃板或钢化玻璃板；试验台底座1-4上开有多排相互平行的进出水渗流通道2，多排相互平行的进出水渗流通道2在试验台底座1-4的中部交汇连通，交汇连通处下方设有压力传感器接口1-5，压力传感器接口1-5处连接有压力传感器4，所述的多排相互平行的进出水渗流通道2为2-5排，根据实验的需要确定，图中所示为3排；进出水渗流通道2内设有预制裂隙块1-7，预制裂隙块1-7由多孔介质或者裂隙介质组成，裂隙介质由混凝土制作而成，具体制作方式是：在进出水渗流通道2内充填满混凝土，用需要厚度的薄铁片插入到混凝土中，待混凝土固化时拔出铁片，即制成混凝土裂隙。各进出水渗流通道2两侧的通水接口1-6处分别设有与水泵9构成循环通路的水管8，进出水渗流通道2两侧的各路水管8上分别依次设有压力传感器4、滤液阀5、流量传感器6及控制阀门7；所述进出水渗流通道2两侧的通道呈阶梯状。

工作时，在开有多排相互平行的进出水渗流通道2的试验台底座1-4上方铺设同样大小的橡胶密封垫1-3，然后在橡胶密封垫1-3上方加盖同样大小的透明盖板1-2，最后镂空盖板1-1，通过螺栓3将镂空盖板1-1、有机玻璃板1-2、橡胶密封垫1-3及试验台底座固定在一起。连接好循环水管8、水泵9及测量装置，开启水泵9，打开控制阀7，检查实验装置是否完全　密封，如发现实验台、水管接口或者测量仪器接口有漏水状况时，应停止供水，密封漏水部位。待密封良好后，继续通水10分钟以上，待压力传感器4、滤液阀5、流量传感器6读数稳定后，记录仪器数值。在此实验中可任意关闭或者打开进出水渗流通道2的控制阀7，记录在不同进出水裂隙组合下的水头压力及流量变化，即可得到简单裂隙网络的渗流规律的实验研究。

在通水前，如果在进水管滤液阀中加入某种尺度的沙粒，在出水管滤液阀中的滤网孔隙小于沙粒的尺度，则通过记录压力传感器4、流量传感器6以及滞留于裂隙中的沙粒质量数值得到沙粒在裂隙中的运移机理， 同时实验中可任意关闭或者打开每一条渗流通道的控制阀7，可得到颗粒材料在简单裂隙网络中渗流的实验规律。

如果在沙粒运移实验过程中，将实验台台体1放置于振动台上并固定，振动情况下，实时记录压力传感器4和流量传感器6数值，可得到振动条件下沙粒在单裂隙及简单裂隙网络中的运移机理的实验研究。

Claims (6)

1.一种轻便多功能岩土体渗流实验台，其特征在于：它包括实验台台体（1），实验台台体（1）包括试验台底座（1-4）、依次设在试验台底座（1-4）上的橡胶密封垫（1-3）、透明盖板（1-2）和镂空盖板（1-1）组成；试验台底座（1-4）上开有多排相互平行的进出水渗流通道（2），多排相互平行的进出水渗流通道（2）在试验台底座（1-4）的中部交汇连通，交汇连通处下方设有压力传感器接口（1-5），进出水渗流通道（2）内设有预制裂隙块（1-7），各进出水渗流通道（2）两侧的通水接口（1-6）处分别设有与水泵（9）构成循环通路的水管（8），进出水渗流通道（2）两侧的各路水管（8）上分别依次设有压力传感器（4）、滤液阀（5）、流量传感器（6）及控制阀门（7）。

2.根据权利要求1所述的轻便多功能岩土体渗流实验台，其特征在于：所述的镂空盖板（1-1）和试验台底座（1-4）均由不锈钢制成。

3.根据权利要求1所述的轻便多功能岩土体渗流实验台，其特征在于：所述的透明盖板（1-2）为有机玻璃板或钢化玻璃板。

4.根据权利要求1所述的轻便多功能岩土体渗流实验台，其特征在于：所述的多排相互平行的进出水渗流通道（2）为2-5排。

5.根据权利要求1和4所述的轻便多功能岩土体渗流实验台，其特征在于：所述进出水渗流通道（2）两侧的通道呈阶梯状。

6.根据权利要求1所述的轻便多功能岩土体渗流实验台，其特征在于：所述的预制裂隙块（1-7）由多孔介质或者裂隙介质组成。

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