CN107167412A - 一种吻合自适应式土体渗透试验装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吻合自适应式土体渗透试验装置及其使用方法，依次连通设置有进水口、上游缓冲区、上游试样室、下游试样室、下游缓冲区以及出水口；上游缓冲区和上游试样室之间通过上游透水隔网隔开，下游试样室和下游缓冲区之间通过下游透水隔网隔开，上游缓冲区和下游缓冲区内均填充有骨料，上游透水隔网和下游透水隔网的网孔孔径均小于骨料的粒径；上游试样室和下游试样室之间可拆卸式连接。解决了现有技术中无较有针对性的试验设备对土体在渗透作用下的破坏和流失进行试验的问题。可以模拟不同长度土体试样在渗透情况下的劣化破坏，能够增强试验的可控性。
Description
技术领域
本发明属于水土保持及土力学领域，尤其涉及一种吻合自适应式土体渗透试验装置及其使用方法。
背景技术
长江及黄河中上游的地区水土流失严重，一方面是由于降水以及地下水冲蚀引起挟沙量增加，另一方面则是由于中上游地区植被损毁严重，土体在较小径流情况下就会发生严重破坏和流失，为所在地区的治沙防沙工作带来加大的挑战。因此，对于土体在渗透作用下的破坏过程及模式的研究显得非常必要。
目前，对于土体在渗透作用下的破坏和流失的试验并不成熟，并无较有针对性的试验方法和试验设备，已有的试验可控性较差。
因此，如何设计一种用于土体渗透试验的装置，能够较为真实的反应土体在风蚀情况下稳定性的演变规律，增强试验的可控性，是我们需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吻合自适应式土体渗透试验装置及其使用方法，解决了现有技术中无较有针对性的试验设备对土体在渗透作用下的破坏和流失进行试验的问题。本发明可以模拟不同长度土体试样在渗透情况下的劣化破坏，能够增强试验的可控性。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种吻合自适应式土体渗透试验装置，依次连通设置有进水口、上游缓冲区、上游试样室、下游试样室、下游缓冲区以及出水口；上游缓冲区和上游试样室之间通过上游透水隔网隔开，下游试样室和下游缓冲区之间通过下游透水隔网隔开，上游缓冲区和下游缓冲区内均填充有骨料，上游透水隔网和下游透水隔网的网孔孔径均小于骨料的粒径；上游试样室和下游试样室之间可拆卸式连接。
更进一步地，本发明的特点还在于：
上游试样室设有外螺纹，下游试样室设有与外螺纹相匹配的内螺纹。
上游试样室和下游试样室的螺纹部分的横截面为圆形。
上游试样室的内表面为光面。
上游试样室和下游试样室的连接处缠有止水胶带。
进水口、上游缓冲区、上游透水隔网以及上游试样室一体连接；下游试样室、下游透水隔网、下游缓冲区以及出水口一体连接。
骨料为细骨料。
进水口处和出水口处均设有开闭阀门。
进水口与有压水源或无压水源连接。
进水口、上游缓冲区、上游试样室、下游试样室、下游缓冲区以及出水口均采用透明材质，透明材质为高强度有机玻璃或钢化玻璃。
本发明还提供了一种吻合自适应式土体渗透试验装置的使用方法，将土体试样放入上游试样室中，旋紧上游试样室和下游试样室之间的螺纹，并根据土体试样的长度调节需旋紧的螺纹长度；打开进水口和出水口的开闭阀门，流体从进水口进入依次流经上游缓冲区、上游试样室、下游试样室、下游缓冲区，最后通过出水口排出；实验结束后，关闭开闭阀门，取出土体试样观察形态变化。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种吻合自适应式土体渗透试验装置及其使用方法，通过上游试样室和下游试样室之间可拆卸式连接，将土体试样装入试样室中；通过在土体试样的上下游设置上游缓冲区和下游缓冲区，减缓了流速差异对试样产生的差异性侵蚀，并能有效阻断土体试样在含水率过高后在重力作用下坍塌而影响试验。一方面需要较为真实的反应土体在风蚀情况下稳定性的演变规律，另一方面其结构简单，操作较为灵活，占地较小，能够模拟不同长度土体试样在渗透情况下的劣化破坏，在应用后，能够提高试验效率，增强试验可控性，减少试验成本，节约人力、物力以及财力的投入，具有良好的使用和推广价值。
进一步地，上游试样室和下游试样室之间螺纹连接，能够放置不同长度的土体试样，模拟不同长度土体试样在渗透情况下的劣化破坏。
进一步地，进水口、上游缓冲区、上游透水隔网以及上游试样室为预置好的，成一体连接。下游试样室、下游透水隔网、下游缓冲区以及出水口为预置好的，成一体连接。使用时，将土体试样装入上游试样室和下游试样室并旋紧螺纹后，即可开始试验，无需对上述部件进行连接，从而减少试验的操作过程，节约试验时间。
进一步地，用止水胶带对上游试样室和下游试样室的连接处进行密封处理，进一步防止漏水。
进一步地，上游缓冲区和下游缓冲区选用细骨料，使得水的流速适中，既不会太快，也不会太慢。
进一步地，进水口、上游缓冲区、上游试样室、下游试样室、下游缓冲区以及出水口均采用透明材质，便于观察试样在渗透过程中的变化情况。
附图说明
图1为本发明所提供的一种吻合自适应式土体渗透试验装置的结构示意图；
其中，1、进水口；2、上游缓冲区；3、上游透水隔网；4、上游试样室；5、外螺纹；6、内螺纹；7、下游试样室；8、下游透水隔网；9、下游缓冲区；10、出水口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明提供了一种吻合自适应式土体渗透试验装置，依次连通设置有进水口1、上游缓冲区2、上游试样室4、下游试样室7、下游缓冲区9以及出水口10。上游缓冲区2和上游试样室4之间通过上游透水隔网3隔开，下游试样室7和下游缓冲区9之间通过下游透水隔网8隔开，上游缓冲区2和下游缓冲区9内均填充有骨料，上游透水隔网3和下游透水隔网8的网孔孔径均小于骨料的粒径；上游试样室4和下游试样室7之间可拆卸式连接。
在这里，上游透水隔网3用于隔开上游骨料与土体试样。下游透水隔网8用于隔开下游骨料与土体试样，上游透水隔网3和下游透水隔网8的网孔孔径均小于骨料的粒径，避免试验过程中骨料与土体混合或骨料透过隔网进入试样中。
上游试样室4和下游试样室7之间可拆卸式连接，便于土体试样装入试样室中。
需要说明的是，由于水从进水口1进入开放空间后，不同地方流速差异较大，因此有必要设置上游缓冲区2，上游缓冲区2内填充骨料，用于减缓流速差异对试样产生的差异性侵蚀。
由于水渗透流过土体试样时，在重力的作用下，土体试样的下部受到的渗透作用力大，产生差异性侵蚀，因此有必要设置下游缓冲区9，下游缓冲区9内填充骨料，能够有效阻断土体试样在含水率过高后在重力作用下坍塌从而影响试验。并有效避免由于介质突变引起的差异性侵蚀，如缓减流速突变引起的试验误差。
更进一步地，本发明的特点还在于：
上游试样室4设有外螺纹5，下游试样室7设有与外螺纹5相匹配的内螺纹6。具体地，上游试样室4用于放置进行试验的土体试样，为适应不同长度的土样要求，其后方外表面拉丝处理形成外螺纹5，上游试样室4的内表面为光面，便于试样放入；下游试样室7能够与上游试样室4对接，从而形成整体封闭空间将土体试样封闭在渗流中，下游试样室7的内螺纹6位于其前方内壁，螺纹需严格吻合，从而达到较好的防水作用。在实验过程中，在将上游试样室4和下游试样室7吻合后，须在装样结束后在上游试样室4和下游试样室7的连接处缠止水胶带进行密封处理。
在这里，上游试样室4和下游试样室7之间螺纹连接，能够放置不同长度的土体试样，模拟不同长度土体试样在渗透情况下的劣化破坏。
上游试样室4和下游试样室7的螺纹部分的横截面为圆形。需要说明的是，由于上游试样室4和下游试样室7之间通过螺纹连接，为了便于旋转，故将上游试样室4和下游试样室7的螺纹部分的横截面设计为圆形。上游试样室4和下游试样室7的其余部分、上游缓冲区2以及下游缓冲区9的横截面形状不限，优选为圆形或矩形。
骨料为细骨料。需要说明的是，上游及下游的骨料均为在制作本发明的设备时直接置入，即进水口1、上游缓冲区2、上游透水隔网3以及上游试样室4为预置好的，成一体连接。下游试样室7、下游透水隔网8、下游缓冲区9以及出水口10为预置好的，成一体连接。使用时，将土体试样装入上游试样室4和下游试样室7并旋紧螺纹后，即可开始试验，无需对上述部件进行连接，从而减少试验的操作过程，节约试验时间。选用细骨料使得水的流速适中，既不会太快，也不会太慢。
进水口1处和出水口10处均设有开闭阀门。需要说明的是，进水口1为对土体试样进行冲蚀的流体提供进入通道，在进行试验的时候打开阀门，结束后关闭阀门，进水口1与有压水源或无压水源连接从而提供有压或无压渗流条件。出水口10用于将下游的积水排出，其上设置的开闭阀门，一般处于打开状态，从而使得内部流体及时排出。
进水口1、上游缓冲区2、上游试样室4、下游试样室7、下游缓冲区9以及出水口10均采用透明材质。优选地，透明材质为透明可见的优质高强度有机玻璃或钢化玻璃，从而便于观察试样在渗透过程中的变化情况。
本发明还提供了一种吻合自适应式土体渗透试验装置的使用方法，将土体试样放入上游试样室4中，旋紧上游试样室4和下游试样室7之间的螺纹，并根据土体试样的长度调节需旋紧的螺纹长度；打开进水口1和出水口10的开闭阀门，流体从进水口1进入依次流经上游缓冲区2、上游试样室4、下游试样室7、下游缓冲区9，最后通过出水口10排出；实验结束后，关闭开闭阀门，取出土体试样观察形态变化。
综上所述，本发明提供的一种吻合自适应式土体渗透试验装置及其使用方法，通过上游试样室4和下游试样室7之间可拆卸式连接，将土体试样装入试样室中；通过在土体试样的上下游设置上游缓冲区2和下游缓冲区9，减缓了流速差异对试样产生的差异性侵蚀，并能有效阻断土体试样在含水率过高后在重力作用下坍塌而影响试验。一方面需要较为真实的反应土体在风蚀情况下稳定性的演变规律，另一方面其结构简单，操作较为灵活，占地较小，能够模拟不同长度土体试样在渗透情况下的劣化破坏，在应用后，能够提高试验效率，增强试验可控性，减少试验成本，节约人力、物力以及财力的投入，具有良好的使用和推广价值。
Claims (10)
1.一种吻合自适应式土体渗透试验装置，其特征在于，依次连通设置有进水口(1)、上游缓冲区(2)、上游试样室(4)、下游试样室(7)、下游缓冲区(9)以及出水口(10)；上游缓冲区(2)和上游试样室(4)之间通过上游透水隔网(3)隔开，下游试样室(7)和下游缓冲区(9)之间通过下游透水隔网(8)隔开，上游缓冲区(2)和下游缓冲区(9)内均填充有骨料，上游透水隔网(3)和下游透水隔网(8)的网孔孔径均小于骨料的粒径；上游试样室(4)和下游试样室(7)之间可拆卸式连接。
2.根据权利要求1所述的吻合自适应式土体渗透试验装置，其特征在于，上游试样室(4)设有外螺纹(5)，下游试样室(7)设有与外螺纹(5)相匹配的内螺纹(6)，上游试样室(4)和下游试样室(7)的螺纹部分的横截面为圆形。
3.根据权利要求2所述的吻合自适应式土体渗透试验装置，其特征在于，上游试样室(4)的内表面为光面。
4.根据权利要求2所述的吻合自适应式土体渗透试验装置，其特征在于，上游试样室(4)和下游试样室(7)的连接处缠有止水胶带。
5.根据权利要求1所述的吻合自适应式土体渗透试验装置，其特征在于，进水口(1)、上游缓冲区(2)、上游透水隔网(3)以及上游试样室(4)一体连接；下游试样室(7)、下游透水隔网(8)、下游缓冲区(9)以及出水口(10)一体连接。
6.根据权利要求1所述的吻合自适应式土体渗透试验装置，其特征在于，骨料为细骨料。
7.根据权利要求1所述的吻合自适应式土体渗透试验装置，其特征在于，进水口(1)处和出水口(10)处均设有开闭阀门。
8.根据权利要求1所述的吻合自适应式土体渗透试验装置，其特征在于，进水口(1)与有压水源或无压水源连接。
9.根据权利要求1所述的吻合自适应式土体渗透试验装置，其特征在于，进水口(1)、上游缓冲区(2)、上游试样室(4)、下游试样室(7)、下游缓冲区(9)以及出水口(10)均采用透明材质的高强度有机玻璃或钢化玻璃。
10.一种根据权利要求1所述的吻合自适应式土体渗透试验装置的使用方法，其特征在于，将土体试样放入上游试样室(4)中，旋紧上游试样室(4)和下游试样室(7)之间的螺纹，并根据土体试样的长度调节需旋紧的螺纹长度；打开进水口(1)和出水口(10)的开闭阀门，流体从进水口(1)进入依次流经上游缓冲区(2)、上游试样室(4)、下游试样室(7)、下游缓冲区(9)，最后通过出水口(10)排出；实验结束后，关闭开闭阀门，取出土体试样观察形态变化。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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