CN115233643B - 一种地下深部松散岩土定水头渗透实验供水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种地下深部松散岩土定水头渗透实验供水装置，包括供水箱和负压平衡水箱，供水箱与负压平衡水箱之间通水管和负压导流管连通；通水管上设有浮体止水阀；负压导流管中部设有向下凹的U形弯，在负压导流管U形弯的直立管体中部设有活塞式负压止水阀，活塞式负压止水阀的出水端口与坑底供水管连通；所述负压平衡水箱顶部设有回气管，回气管底端延伸至实验坑内且与设定实验水面高度持平；负压平衡水箱为封闭式箱体；所述浮体止水阀包括滑板式阀体和浮体，浮体利用吊线延伸至实验坑底悬浮于坑底水体中。本发明具有实验深度范围广、工作效率高、节省人工、结构简单、使用方便、成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及水文地质设备技术领域，尤其涉及一种地下深部松散岩土定水头渗透实验供水装置。
背景技术
水文地质、工程地质及水利等行业需要进行地下深部松散岩土渗透试验。在进行地下深部松散岩土定水头渗透实验时需要稳定的连续供水装置。现有技术中的连续供水装置均采用的马氏瓶原理，受设备长度及供水限制，试验深度最深不超过5米，无法直接实现地下深部原位渗透试验，当需进行5m以下的试验时，需要开挖浅部，设置试坑，加大了工作量，且增加了实验危险程度。鉴于此，有必要提供一种不受深度限制的地下深部松散岩土定水头渗透实验供水装置来解决上述技术问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种地下深部松散岩土定水头渗透实验供水装置。本发明可有效解决地下深部松散岩土定水头渗透试验受供水装置影响深度受限的问题，在进行地下5米以下至100米内深部实验松散岩土渗透试验时无需开挖浅部，具有实验深度范围广、工作效率高、节省人工、结构简单、使用方便、成本低的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种地下深部松散岩土定水头渗透实验供水装置，其特征在于：包括位于地面且并排平行分布的供水箱和负压平衡水箱，所述供水箱上端设置敞开的供水口；所述供水箱与负压平衡水箱之间中部利用通水管连通、底部利用负压导流管连通；所述通水管上设有浮体止水阀；所述负压导流管中部设有向下凹的U形弯，在负压导流管U形弯靠近负压平衡水箱一侧的直立管体中部设有活塞式负压止水阀，活塞式负压止水阀的出水端口与坑底供水管连通；坑底供水管底端直达实验坑底部为实验坑供水，所述负压平衡水箱顶部设有延伸出的回气管，回气管底端延伸至实验坑内且与设定实验水面高度持平；所述负压平衡水箱除去通水管连接口、负压导流管连接口、回气管连接口外为封闭式箱体；所述浮体止水阀包括滑板式阀体和浮体，浮体利用吊线延伸至实验坑底悬浮于坑底水体中。
进一步的，所述活塞式负压止水阀为三通式阀体，包括直通阀体管、侧出水阀体管和活塞阀，所述直通阀体管与侧出水阀体管呈丁字形分布，侧出水阀体管一端与直通阀体管中部连通，直通阀体管竖直分布且两端与负压导流管的直立管体连通，侧出水阀体管的出水端口与坑底供水管连通；所述活塞阀位于直通阀体管内，活塞阀包括上部的止水塞、中间的连杆和底部的推动塞，直通阀体管上端位于止水塞上方的位置设有一止水板，止水板中心设有一板心孔，止水塞上端的塞头可插入板心孔对其进行封堵，止水塞的塞头四周设有导流孔；推动塞与直通阀体管密封连接，推动塞在水压的作用下可上下移动进而带动止水塞和连杆同步移动；推动塞底部的直通阀体管壁上设有限位台。
进一步的，所述滑板式阀体包括阀体筒套和位于阀体筒套内的止水滑板，阀体筒套中心设有贯通的阀体通水孔，阀体筒套中部设有安装止水滑板的卡槽，止水滑板插入卡槽将阀体通水孔由中间截断，止水滑板底边设有滑板通水孔，止水滑板底部一侧利用转轴与阀体筒套转动连接、底部另一侧利用弹簧与阀体筒套连接，止水滑板上部设有延伸出阀体筒套用于悬挂浮体的挂柄，止水滑板在浮体及弹簧的作用下可以绕转轴摆动，进而使滑板通水孔与阀体通水孔对正通水或错位断开。
进一步的，所述阀体筒套与止水滑板接触面上设有两道密封圈。
进一步的，所述坑底供水管底端设置缓冲筒，缓冲筒底部密封、侧面和顶部设置溢出孔。
进一步的，负压导流管两端均设有手动阀门。
本发明利用水面高度的升降使回气管的开闭状态及浮体止水阀的开关状态发生改变，进而使负压平衡水箱内的气压产生变化，通过负压平衡水箱内的气压变化实现对活塞式负压止水阀开关状态的控制，进而使地下深部松散岩土定水头渗透实验的坑底水面高度始终保持在设定范围内。活塞式负压止水阀可以设置在地面接近负压平衡水箱的位置，活塞式负压止水阀的开闭不受实验深度影响，在进行深度大于5米小于100米的深部松散岩土定水头渗透实验时，无需开挖浅部土层，减少了工作量，确保了施工安全。本发明无需借助其他电器设备，适合野外作业，结构简单，操作方便，制造和使用成本低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的A部放大图。
图3为图2中的活塞阀处于打开状态时的示意图。
图4为本发明的滑板式阀体结构示意图。
图5为本发明的止水滑板结构示意图。
图中对应的部件名称为：1供水箱；2负压平衡水箱；3通水管；4负压导流管； 5活塞式负压止水阀；6坑底供水管；7回气管；8滑板式阀体；9浮体；10吊线；11缓冲筒；12手动阀门；5-1直通阀体管；5-2侧出水阀体管；5-3止水塞；5-4连杆；5-5推动塞；5-6止水板；5-7板心孔；5-8导流孔；5-9限位台；8-1阀体筒套；8-2止水滑板；8-3阀体通水孔；8-4滑板通水孔；8-5转轴；8-6弹簧；8-7挂柄；8-8密封圈；100实验坑。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征详细说明如后。然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
请参阅图1-图5所示，本发明提供一种地下深部松散岩土定水头渗透实验供水装置，包括位于地面且并排平行分布的供水箱1和负压平衡水箱2，所述供水箱上端设置敞开的供水口；所述供水箱1与负压平衡水箱2之间中部利用通水管3连通、底部利用负压导流管4连通；所述通水管上设有浮体止水阀；所述负压导流管中部设有向下凹的U形弯，在负压导流管U形弯靠近负压平衡水箱一侧的直立管体中部设有活塞式负压止水阀5，活塞式负压止水阀的出水端口与坑底供水管6连通；坑底供水管6底端直达实验坑底部为实验坑供水，所述负压平衡水箱顶部设有延伸出的回气管7，回气管底端延伸至实验坑内且与设定实验水面高度持平；所述负压平衡水箱除去通水管连接口、负压导流管连接口、回气管连接口外为封闭式箱体；所述浮体止水阀包括滑板式阀体8和浮体9，浮体利用吊线10延伸至实验坑底悬浮于坑底水体中。
所述活塞式负压止水阀5为三通式阀体，包括直通阀体管5-1、侧出水阀体管5-2和活塞阀，所述直通阀体管与侧出水阀体管呈丁字形分布，侧出水阀体管一端与直通阀体管中部连通，直通阀体管竖直分布且两端与负压导流管的直立管体连通，侧出水阀体管的出水端口与坑底供水管6连通；所述活塞阀位于直通阀体管内，活塞阀包括上部的止水塞5-3、中间的连杆5-4和底部的推动塞5-5，直通阀体管上端位于止水塞上方的位置设有一止水板5-6，止水板中心设有一板心孔5-7，止水塞上端的塞头可插入板心孔5-7对其进行封堵，止水塞5-3的塞头四周设有导流孔5-8；推动塞与直通阀体管密封连接，推动塞在水压的作用下可上下移动进而带动止水塞和连杆同步移动；推动塞底部的直通阀体管壁上设有限位台5-9。所述滑板式阀体8包括阀体筒套8-1和位于阀体筒套内的止水滑板8-2，阀体筒套中心设有贯通的阀体通水孔8-3，阀体筒套中部设有安装止水滑板的卡槽，止水滑板插入卡槽将阀体通水孔由中间截断，止水滑板底边设有滑板通水孔8-4，止水滑板底部一侧利用转轴8-5与阀体筒套转动连接、底部另一侧利用弹簧8-6与阀体筒套连接，止水滑板上部设有延伸出阀体筒套用于悬挂浮体的挂柄8-7，止水滑板在浮体及弹簧的作用下可以绕转轴摆动，进而使滑板通水孔与阀体通水孔对正通水或错位断开；所述阀体筒套与止水滑板接触面上设有两道密封圈8-8。
所述坑底供水管6底端设置缓冲筒11，缓冲筒11底部密封、侧面和顶部设置溢出孔。负压导流管两端均设有手动阀门12。
本发明在使用时，根据图1将所有部件安装完毕。手动阀门12处于关闭状态，滑板式阀体8处于打开状态，由供水箱1加入水，供水箱1的水经过通水管3进入负压平衡水箱2，两个箱体内的水面相平且达到设定高度后，打开手动阀门12，活塞阀在自重和大气压强、水压的影响下向下移动，止水塞5-3的上端的塞头脱离板心孔5-7，板心孔5-7打开，负压平衡水箱2内的水依次流过侧出水阀体管5-2、坑底供水管6、缓冲筒11后进入实验坑底。当实验坑底的水位高度达到设定高度后将回气管7底端封堵，浮体9上浮，弹簧8-6拉动止水滑板8-2使滑板通水孔8-4向下方摆动与阀体通水孔8-3错位，使滑板式阀体8关闭。此时，负压平衡水箱2失去气压的作用呈负压状态，推动塞5-5在气压及供水箱1内的水压的作用下向上移动，带动连杆5-4上移，进而带动止水塞5-3上移，将止水板5-6的板心孔5-7密封，负压平衡水箱2内的水不再流入坑底供水管6。当实验坑底的水位下降低于回气管7底端时，回气管7底端开口打开，浮体9下降拉动动止水滑板8-2使滑板通水孔8-4向上方摆动与阀体通水孔8-3对正，滑板式阀体8打开，供水箱1的水补充进入负压平衡水箱2，负压平衡水箱2恢复气压，活塞阀整体向下移动，止水板5-6的板心孔5-7打开，负压平衡水箱2继续向坑底供水管6供水。本发明利用水面高度的升降使回气管7的开闭状态及浮体止水阀的开关状态发生改变，进而使负压平衡水箱内的气压产生变化，通过负压平衡水箱内的气压变化实现对活塞式负压止水阀开关状态的控制，进而使地下深部松散岩土定水头渗透实验的坑底水面高度始终保持在设定范围内。活塞式负压止水阀可以设置在地面接近负压平衡水箱的位置，活塞式负压止水阀的开闭不受坑底供水管6长度的影响，吊线是人们熟知的很轻的细线，其长度在100米内也不会影响滑板式阀体8的开合，也就是说实验深度在0-100米内不受任何影响，在进行深度100米内的深部松散岩土定水头渗透实验时，无需开挖浅部土层，减少了工作量，确保了施工安全。本发明无需借助其他电器设备，适合野外作业，结构简单，操作方便，制造和使用成本低。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种地下深部松散岩土定水头渗透实验供水装置，其特征在于：包括位于地面且并排平行分布的供水箱和负压平衡水箱，所述供水箱上端设置敞开的供水口；所述供水箱与负压平衡水箱之间中部利用通水管连通、底部利用负压导流管连通；所述通水管上设有浮体止水阀；所述负压导流管中部设有向下凹的U形弯，在负压导流管U形弯靠近负压平衡水箱一侧的直立管体中部设有活塞式负压止水阀，活塞式负压止水阀的出水端口与坑底供水管连通；坑底供水管底端直达实验坑底部为实验坑供水，所述负压平衡水箱顶部设有延伸出的回气管，回气管底端延伸至实验坑内且与设定实验水面高度持平；所述负压平衡水箱除去通水管连接口、负压导流管连接口、回气管连接口外为封闭式箱体；所述浮体止水阀包括滑板式阀体和浮体，浮体利用吊线延伸至实验坑底悬浮于坑底水体中。
2.根据权利要求1所述的地下深部松散岩土定水头渗透实验供水装置，其特征在于：所述活塞式负压止水阀为三通式阀体，包括直通阀体管、侧出水阀体管和活塞阀，所述直通阀体管与侧出水阀体管呈丁字形分布，侧出水阀体管一端与直通阀体管中部连通，直通阀体管竖直分布且两端与负压导流管的直立管体连通，侧出水阀体管的出水端口与坑底供水管连通；所述活塞阀位于直通阀体管内，活塞阀包括上部的止水塞、中间的连杆和底部的推动塞，直通阀体管上端位于止水塞上方的位置设有一止水板，止水板中心设有一板心孔，止水塞上端的塞头可插入板心孔对其进行封堵，止水塞的塞头四周设有导流孔；推动塞与直通阀体管密封连接，推动塞在水压的作用下可上下移动进而带动止水塞和连杆同步移动；推动塞底部的直通阀体管壁上设有限位台。
3.根据权利要求1所述的地下深部松散岩土定水头渗透实验供水装置，其特征在于：所述滑板式阀体包括阀体筒套和位于阀体筒套内的止水滑板，阀体筒套中心设有贯通的阀体通水孔，阀体筒套中部设有安装止水滑板的卡槽，止水滑板插入卡槽将阀体通水孔由中间截断，止水滑板底边设有滑板通水孔，止水滑板底部一侧利用转轴与阀体筒套转动连接、底部另一侧利用弹簧与阀体筒套连接，止水滑板上部设有延伸出阀体筒套用于悬挂浮体的挂柄，止水滑板在浮体及弹簧的作用下可以绕转轴摆动，进而使滑板通水孔与阀体通水孔对正通水或错位断开。
4.根据权利要求3所述的地下深部松散岩土定水头渗透实验供水装置，其特征在于：所述阀体筒套与止水滑板接触面上设有两道密封圈。
5.根据权利要求1所述的地下深部松散岩土定水头渗透实验供水装置，其特征在于：所述坑底供水管底端设置缓冲筒，缓冲筒底部密封、侧面和顶部设置溢出孔。
6.根据权利要求1所述的地下深部松散岩土定水头渗透实验供水装置，其特征在于：负压导流管两端均设有手动阀门。
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| Date | Code | Title | Description |
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| 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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