CN109827885B - 一种堤防多层同位渗流测压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种堤防多层同位渗流测压装置，包括竖直设置的测压管以及位于测压管内的螺纹杆；测压管底端封口，测压管包含有间隔设置的多段花管，花管段数等于堤身及堤基地层层数总和，且每相邻两段花管之间设置有一个隔水板；每个隔水板与测压管内壁圆周方向密封配合，将测压管分隔为多层测量区段；每层测量区段中设置有至少一个渗压计，用于测量所在测量区段位置地层的渗透压力；隔水板为与测压管内径相配合的圆形板状结构，每个隔水板的圆心位置设置有用于螺纹杆穿接的螺纹孔；每个隔水板与螺纹杆通过螺纹孔螺纹密封连接，且位置可调节；实现同一位置同时测量堤身和堤基不同地层渗透压力的目的。

Description

一种堤防多层同位渗流测压装置

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种堤防多层同位渗流测压装置。

背景技术

堤防是我国防洪工程体系的重要组成部分，是抵御洪涝灾害的第一屏障。据相关统计，我国共整修和加固各类江河湖泊堤防27万多千米，全国有近二分之一的人口、三分之一的耕地以及约百分之七十的工农业总产值在堤防的保护之下。

但受历史、经济、环境等方面的限制，我国堤防工程存在以下两点不足：1）堤身填筑质量差。由于堤防具有堤线长、投资大、分布散等特点，因此堤防工程很多靠受益区人民群众投工投劳修建起来。还有许多堤段多为大汛、大灾之后或次年汛期来临之前抢修，施工期短，填筑土料多为就近挖取，填土质量没有控制标准，甚至部分堤段是在不同时期加高培厚后形成的，土料性质、填筑质量不均。2）堤基条件差。受河势和地质条件的制约，堤防基础大多未经处理，有的甚至直接建在古河道或软土地基上，这明显有别于其他的现代水利工程。以长江干流堤防为例，其堤基可大体分为单一地层和双层地层两种。前者又可分为单一粘性土层（如荆江大堤的枣林岗至万城堤段）和单一砂性土层（如黄广大堤的新开月堤至二号洲）；后者双层地层表现为表层弱透水粘性土，下卧强透水砂层-砂砾石层，这是沿长江较普遍的一种地层（如荆江大堤家潭堤段、武汉干堤的沿江小段以及黄石大堤的昌大堤段等）。

由于堤身堤基情况复杂，汛期堤段常出现渗流险情，我国历史上曾频繁发生渗流管涌使得地方溃决成灾的。尤其对于堤基为双层地层的，受水流冲刷作用，深泓下切，表层弱透水粘性土层被冲去，堤内水流直接进入下部的砂层或砂卵石层，使得弱透水层下可形成很高的承压水头，在弱透水层的薄弱处，土层可能被顶穿而形成管涌。

因此，监测堤身和堤基不同地层内的渗流压力对于掌握渗流状态确保堤防安全极为重要。传统堤防渗流测压方式在某一位置处仅可检测堤身或堤基某一地层内的渗流压力，而无法同时获得两个或两个以上部位的水流情况，更无法根据堤身或堤基地层的层数及厚度进行调节。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种堤防多层同位渗流测压装置，实现堤防同一位置处堤身和堤基不同地层内渗流压力值的同时测量。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种堤防多层同位渗流测压装置，包括竖直设置的测压管以及位于测压管内的螺纹杆；

所述测压管底端封口，测压管包含有间隔设置的多段花管，所述花管段数等于堤身及堤基地层层数总和，且每相邻两段花管之间设置有一个隔水板；

每个隔水板与测压管内壁圆周方向密封配合，将所述测压管分隔为多层测量区段；

每层测量区段中设置有至少一个渗压计，用于测量所在测量区段位置地层的渗透压力；

所述隔水板为与测压管内径相配合的圆形板状结构，每个隔水板的圆心位置设置有用于螺纹杆穿接的螺纹孔；每个隔水板与螺纹杆通过螺纹孔螺纹密封连接，且位置可调节。

进一步的，所述的堤防多层同位渗流测压装置，通过调节隔水板的位置，使得所述测压管的每层测量区段与对应的堤身及堤基地层高度和位置一致。

进一步的，所述的堤防多层同位渗流测压装置，所述隔水板外缘设置有止水橡胶，隔水板与测压管内壁之间通过止水橡胶密封。

作为其中一优选方案，所述渗压计通过电缆与采集装置连接。

进一步的，所述隔水板上设置有用于渗压计的电缆穿过的穿线孔。

更为优选的，所述电缆与穿线孔之间的空隙通过防水胶密封。

作为优选方案，所述的堤防多层同位渗流测压装置，所述测压管、螺纹杆、隔水板三者同中心轴设置。

作为优选方案，所述的堤防多层同位渗流测压装置，所述隔水板的螺纹孔为内螺纹结构。

作为优选方案，所述渗压计通过隔水胶带固定于螺纹杆上。

有益效果：本发明提供的堤防多层同位渗流测压装置，在不增加钻孔和测压管资金投入的前提上，实现堤防同一位置处堤身和堤基不同地层内渗流压力值的同时测量，并且装置可根据不同位置处堤身和地层厚度的不同任意调节。具有以下优点：

可调隔水板圆心位置留有与所述螺纹杆同直径的内螺纹孔，可根据需求调节至所述螺纹杆任意位置；所述可调隔水板根据层级不同留有不同数量的穿线孔，可使对应数量的渗压计及其附属电缆穿过。连接好的所述螺纹杆和若干可调隔水板置于所述的测压管内后，可将所述的测压管分隔为若干封闭的测量区段。在使用时，为了同时测量堤防同一位置处堤身和堤基不同地层内渗流压力值，可根据堤身及堤基不同地层的厚度将对应数量的可调隔水板调整至螺纹杆对应位置，然后将对应数量的渗压计和电缆穿过可调隔水板上的穿线孔，最后将连接好的螺纹杆、可调隔水板及渗压计和电缆等置于测压管内，从而将测压管分隔为若干相对独立的区段，这样堤身及堤基不同地层中的水流从各区段的花管段分别进入对应的独立测量区段内，使得各测量区段内的渗压计测得的数值对应为堤身和堤基各地层内的渗流压力值，从而实现同一位置同时测量堤身和堤基不同地层渗透压力的目的。

此外，由于堤防相对较长，堤身及堤基不同地层的厚度起伏变化，本测量装置可根据不同位置处堤身和地层厚度的不同任意调节，而不受工程个案或钻孔情况的限制。

附图说明

图1为实施例中堤防多层同位渗流测压装置的结构示意图；

图2为实施例中隔水板的结构示意图；

图3为实施例中隔水板的剖面示意图；

图中：测压管1、螺纹杆2、隔水板3、渗压计4、电缆5、止水橡胶6、花管11、螺纹孔31、穿线孔32。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以还包括不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1、图2、图3所示，为一种堤防多层同位渗流测压装置，包括竖直设置的测压管1、位于测压管1内的一根螺纹杆2、若干圆形可调隔水板3、若干安装于测压管内的渗压计4；

所述测压管1底端封口，测压管1包含有间隔设置的多段花管11，所述花管11段数等于堤身及堤基地层层数总和，且每相邻两段花管之间设置有一个隔水板3；

每个隔水板3与测压管1内壁圆周方向密封配合，将所述测压管1分隔为多层测量区段；

每层测量区段中设置有至少一个渗压计4，用于测量所在测量区段位置地层的渗透压力；

所述隔水板3为与测压管1内径相配合的圆形板状结构，每个隔水板3的圆心位置设置有用于螺纹杆2穿接的螺纹孔31；每个隔水板3与螺纹杆通过螺纹孔螺纹密封连接，且位置可调节。

进一步的，所述的堤防多层同位渗流测压装置，通过调节隔水板3的位置，使得所述测压管1的每层测量区段与对应的堤身及堤基地层高度和位置一致。

在一些实施例中，如图1、图2、图3所示，所述隔水板3外缘设置有止水橡胶6，隔水板3与测压管1内壁之间通过止水橡胶6密封。

在一些实施例中，如图1所示，所述渗压计4通过电缆5与采集装置连接。如图1、图2、图3所示，所述隔水板3上设置有用于渗压计的电缆5穿过的穿线孔32。

进一步的，所述电缆5与穿线孔32之间的空隙通过防水胶密封。从而保证每层测量区段的相对密封。

在一些实施例中，如图1所示，所述测压管1、螺纹杆2、隔水板3三者同中心轴设置。

进一步的，所述隔水板3的螺纹孔31为内螺纹结构。所述螺纹杆2为外螺纹结构。

其中，所述测压管1长度方向上间隔设置N段花管，N为2以上的正整数；每相邻两段花管之间设置有一个隔水板3；所述隔水板3的个数为N-1；将所述测压管1分隔为N层测量区段；

每段花管中分别配设有至少一个渗压计4，所述渗压计4分别与电缆5连接。

本实施例中，所述花管段数为4；所述隔水板3包括三个隔水板。

所述圆形可调隔水板外缘固定有止水橡胶，置于测压管时可达到隔水的目的；所述的可调隔水板圆心位置留有与所述螺纹杆同直径的内螺纹孔，可根据需求调节至所述螺纹杆任意位置；所述可调隔水板根据层级不同留有不同数量的穿线孔，可使对应数量的渗压计及其附属电缆穿过。连接好的所述螺纹杆和若干可调隔水板置于所述的测压管内后，可将所述的测压管分隔为若干封闭的测量区段。

本发明在使用时，为了同时测量堤防同一位置处堤身和堤基不同地层内渗流压力值，可根据堤身及堤基不同地层的厚度将对应数量的可调隔水板调整至螺纹杆对应位置，然后将对应数量的渗压计和电缆穿过可调隔水板上的穿线孔，最后将连接好的螺纹杆、可调隔水板及渗压计和电缆等置于测压管内，从而将测压管分隔为若干相对独立的区段，这样堤身及堤基不同地层中的水流从各区段的花管段分别进入对应的独立测量区段内，使得各测量区段内的渗压计测得的数值对应为堤身和堤基各地层内的渗流压力值，从而实现同一位置同时测量堤身和堤基不同地层渗透压力的目的。

此外，由于堤防相对较长，堤身及堤基不同地层的厚度起伏变化，本测量装置可根据不同位置处堤身和地层厚度的不同任意调节，而不受工程个案或钻孔情况的限制。

本实施例中装置的使用过程如下：

步骤1：根据地勘资料获得的堤身与堤基、堤基不同地层之间分界的高程，据此对测压管1不同部位钻孔获得花管形式，花管11段数等于堤身及堤基地层层数总和，设为N；

步骤2：按步骤1中测压管1中从底部数起第二个花管11底部所在位置，选取略长于该深度的螺纹杆2，选择N-1个不同可调隔水板3穿过螺纹杆2，其位置位于测压管1各处花管底部，且最底部可调隔水板3的穿线孔32数为1，向上各可调隔水板的穿线孔数依次加1；

步骤3：将N支渗压计4及其电缆5穿过步骤2中连接在螺纹杆2上的N-1个可调隔水板3上的穿线孔，使得N个区段内各有一只渗压计4，通过防水胶密闭电缆5与隔水板穿线孔间的位置，并通过隔水胶带将渗压计4固定于螺纹杆2上；

步骤4：将步骤3中连接好的螺纹杆2、N-1个可调隔水板3、N个渗压计4及其附属电缆5置于测压管1中，使得各可调隔水板3的位置位于各级花管11底部。

本装置在使用时，堤身和堤基不同地层的水流从各段测压管的花管11进入可调隔水板3隔开的不同区段测压管1内，将来自堤身和堤基不同地层内的水流独立开来，通过不同的渗压计4测的不同部位处的渗透压力值。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种堤防多层同位渗流测压装置，其特征在于：包括竖直设置的测压管以及位于测压管内的螺纹杆；

所述测压管底端封口，测压管包含有间隔设置的多段花管，所述花管的段数等于堤身及堤基地层层数总和，且每相邻两段花管之间设置有一个隔水板；每个隔水板与测压管内壁圆周方向密封配合，将所述测压管分隔为多层测量区段；

每层测量区段中设置有至少一个渗压计，用于测量所在测量区段位置地层的渗透压力；

所述隔水板为与测压管内径相配合的圆形板状结构，每个隔水板的圆心位置设置有用于螺纹杆穿接的螺纹孔；每个隔水板与螺纹杆通过螺纹孔螺纹密封连接，且位置可调节；所述测压管的每层测量区段与对应的堤身及堤基地层高度和位置一致；

所述渗压计通过电缆与采集装置连接；所述隔水板上设置有用于渗压计的电缆穿过的穿线孔；所述电缆与穿线孔之间的空隙通过防水胶密封；

在使用时，为了同时测量堤防同一位置处堤身和堤基不同地层内渗流压力值，根据堤身及堤基不同地层的厚度将对应数量的隔水板调整至螺纹杆对应位置，然后将对应数量的渗压计和电缆穿过隔水板上的穿线孔，最后将连接好的螺纹杆、隔水板及渗压计和电缆置于测压管内，从而将测压管分隔为若干相对独立的测量区段，这样堤身及堤基不同地层中的水流从各区段的花管段分别进入对应的独立测量区段内，使得各测量区段内的渗压计测得的数值对应为堤身和堤基各地层内的渗流压力值，从而实现同一位置同时测量堤身和堤基不同地层渗透压力的目的。

2.根据权利要求1所述的堤防多层同位渗流测压装置，其特征在于：所述隔水板外缘设置有止水橡胶，隔水板与测压管内壁之间通过止水橡胶密封。

3.根据权利要求1所述的堤防多层同位渗流测压装置，其特征在于：所述测压管、螺纹杆、隔水板三者同中心轴设置。

4.根据权利要求1所述的堤防多层同位渗流测压装置，其特征在于：所述隔水板的螺纹孔为内螺纹结构。

5.根据权利要求1所述的堤防多层同位渗流测压装置，其特征在于：所述渗压计通过隔水胶带固定于螺纹杆上。