CN116754452A - 一种渗透仪 - Google Patents

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单毅
李亚东
杨克政
崔杰
王一兆
陈柏林
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Abstract

本发明涉及砂土或软土细颗粒流失技术领域,尤其是涉及一种渗透仪。渗透仪包括供水系统和舱室,供水系统包括蓄水池和加压装置,加压装置与蓄水池连接并为蓄水池内的渗透液进行加压;蓄水池的出液口与舱室的进液口连接。通过对渗透液进行加压,能够模拟出高埋深工况下的水压。解决了现有技术中不能给渗流液加压,压力只能由水头差来提供导致的渗透仪局限性大的问题。

Description

一种渗透仪
技术领域
本发明涉及砂土或软土细颗粒流失技术领域,尤其是涉及一种渗透仪。
背景技术
砂土和软土广泛存在于自然界及工程中,在水头差或者水渗流作用下,容易受到侵蚀作用,细颗粒会随着流失,导致砂土和软土的力学性能发生改变。现实生活中就存在着许多砂土和软土细颗粒流失的现象,如道路路基在暴雨冲刷下的细颗粒流失、地下水管道破裂引起的细颗粒流失等。目前,对于砂土和软土细颗粒流失的研究比较稀少,现有的研究大多集中在砂石的内部侵蚀、潜蚀等。虽然它们有涉及到微观、力学特性方面的研究,但是研究的范围比较狭窄,且不具有系统性,因此有必要发明出新的渗透仪且对砂土和软土的细颗粒流失进行系统的研究。
现有的土工试验渗透仪是用于室内测定饱和黏性土和饱和砂性土渗透系数的仪器,分为常水头渗透仪和变水头渗透仪,变水头渗透仪多用于测定黏性土的渗透系数,而常水头渗透仪多用于砂类土的渗透系数。
现有的土工试验渗透仪存在着不足:不能给渗流液加压,压力只能由水头差来提供,存在局限性。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种渗透仪,该渗透仪能够解决现有技术中的渗透仪无法对渗流液加压的问题。
本发明提供了一种渗透仪,包括舱室和供水系统;所述供水系统包括水箱和加压装置,所述加压装置与水箱连接并为水箱内的渗透液进行加压;所述水箱的出液口与舱室的进液口连接。
进一步的,所述加压装置包括压力泵;所述压力泵的出气口与舱室上端的进气口连通。
进一步的,所述渗透仪还包括沉淀池;所述沉淀池的进液口与舱室的出液口连通。
进一步的,所述舱室包括过滤板,所述过滤板设置在舱室的下端。
进一步的,所述舱室包括多种不同规格的过滤板;所述过滤板上设置有过滤孔,不同规格的过滤板孔径不同。
进一步的,所述过滤板的下侧设置有漏斗;所述漏斗的上端与舱室下端密封连接,所述漏斗的下端开设舱室的出液口。
进一步的,所述舱室的出液口连接沉淀池。
进一步的,所述供水系统与舱室之间,所述舱室与沉淀池之间,均通过耐腐蚀管道连接。
进一步的,所述舱室上端设置有上表盖,上表盖上设置有多个舱室进液口;
所述蓄水池分割成多个蓄水空间,每个舱室进液口均对应的与一个蓄水空间连通。
进一步的,所述加压装置所加压压力最大为0.6MPa;所述舱室尺寸为60mm×120mm;所述舱室的材质为耐高压材料,舱室能承受3至4个大气压的压力。
有益效果:
通过对渗透液进行加压,能够模拟出高埋深工况下的水压。解决了现有技术中不能给渗流液加压,压力只能由水头差来提供导致的渗透仪局限性大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式提供的渗透仪的结构示意图;
图2为本发明中上表盖的俯视图;
图3为本发明中上表盖的剖面图。
附图标记说明:
1:压力泵;2:通气阀门;3:进水阀门;4:出水阀门;5:蓄水池;6:流量计;7:进液口;8:刚性网格;9:过滤板;10:透水石;11:细颗粒收集网;12:沉淀池;13:上表盖;14:舱室;15:漏斗;16:出液口;17:通水管;18:支座;19:防腐性隔板;20:多向接头阀门。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语"第一"、"第二"仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,"多个"的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。此外,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本申请做进一步详细说明。
图1至图3所示,本申请实施例公开一种渗透仪,包括供水系统和舱室14,供水系统包括蓄水池5和加压装置,加压装置与蓄水池5连接并为蓄水池5内的渗透液进行加压,蓄水池5的出液口16与舱室14的进液口7连接。
本实施方式中,通过对渗透液进行加压,能够模拟出高埋深工况下的水压。
加压装置包括压力泵1,压力泵1的出气口与舱室14上端的进气口连通。压力泵1所加压力最大为0.6MPa,也就是说,压力泵1的所加的压力可以在设定范围内调整,以模拟出不同埋深下的水压。
在本实施方式中,可以设置多套供水系统,相对应的,舱室14上端设置有上表盖13,上表盖13上设置有多个舱室进液口7,
蓄水池5分割成多个蓄水空间,如,通过防腐性隔板19将蓄水池5隔成多个蓄水空间。每个舱室进液口7均对应的与一个蓄水空间连通,每个进液口7都能独立控制不同液体,并能控制其流量。
通过多套供水系统可以加入不同种类的液体,可以对多种液体的渗流同时进行研究。如,可支持酸性液体、碱性液体和含微生物的溶液等通过。
需要说明的是,多套供水系统的之间还可以通过多向接头阀门20连接,由此,当多向接头阀门10打开时,使得液体可以在流进渗透仪舱室前均匀混合,并能更好地控制液体进入渗透仪舱室的方位。
如,渗透仪有两套供水系统,两套供水系统结构完全一致,两者区别仅是渗透液的类型不同。
每套供水系统的蓄水池5和压力泵1之间设置有通气阀门2,在蓄水池5上端设置有进水阀门3,蓄水池5与舱室14的进液口7之间通过通水管17连通,并且在管道上设置有出水阀门4和流量计6。为了对进入舱室14内的液体进行精确的控制,在进液口7处设置有进水阀门3。通水管17的管道材质为耐腐蚀性材质,可支持酸性液体、碱性液体和含微生物的溶液等通过。
在两套供水系统中加入不同种类的液体,可以对多种液体的渗流同时进行研究。压力泵1可以提供2-3个大气压力,由通气阀门2控制开闭,使压力进入蓄水池5。蓄水池5是储水的容器,外部的水通过由进水阀门3控制开闭的通水管17进入蓄水池5,经过加压处理后,再通过由出水阀门4控制开闭的通水管17流出蓄水池5,流经流量计6,再经上表盖13上设置的舱室14进液口7流入舱室14。
如图1所示,过滤板9设置在舱室14的下端,以便渗流的过程中流失的细颗粒可以通过。舱室14包括多种不同规格的过滤板9,过滤板9上设置有过滤孔,不同规格的过滤板9孔径不同。本实施方式中,将现有技术中的透水石更换成了多种不同规格的过滤板9。过滤板9上的这些孔洞是可以通过在渗流过程中被带走的细颗粒的,同时这些孔洞也很难被堵住。不同规格的过滤板9孔径大小分别为0.2mm、0.1mm、0.075mm,采用激光钻孔。在实际工作过程中,可以根据不同的需求,选择不同孔径大小。
舱室14尺寸为60mm×120mm,因为需要对渗透液进行加压,故此,舱室14的材质为耐高压材料,舱室14能承受3至4个大气压的压力。
如图2所示,渗透仪的上表盖13两侧有两个进液口7,上述两个供水系统流出的液体分别流入舱室14上端两个的进液口7,每个进液口7都能独立控制不同液体,并能控制其流量。
如图1所示,上述过滤板9的下侧设置有漏斗15,漏斗15的上端与舱室14下端密封连接,所述漏斗15的下端开设舱室14的出液口16。通过设置漏斗15,为了不让被渗流液体带下来的细颗粒聚集堵住管段。
如图1所示,渗透仪底部设有沉淀池12,用来收集上面渗流液体带出的细颗粒和渗流液,沉淀池12为一个可拆卸的透明圆筒,容积最大为30L。沉淀池12内部设置有细颗粒收集网11,细颗粒收集网11将沉淀池12分隔成上下两部分,上部分用来收集细颗粒,下部分用来收集渗透液。舱室14的出液口16与沉淀池12的进液口7通过通水管17连通,且舱室14与沉淀池12之间的通水管17上设置有流量计6。
另外,沉淀池12通过支座18安装。
由于渗透液有可能是碱性或酸性液体,故此,供水系统与舱室14之间,舱室14与沉淀池12之间,均通过耐腐蚀管道连接。
在本方案中的渗透试验过程如下:
试验前需检测各连接部位的密封性。
将制备好的试样放入渗透仪的舱室14内,舱室14上表盖13的内部放置透水石10,舱室14底部放置刚性网格8和带孔的过滤板9,过滤板9的下侧放置漏斗15,漏斗15的上端与舱室14的下端密封连接,将整个舱室14安装在支座18上。
打开进水阀门3将蓄水池5中装入需要测定渗流效果的液体,打开压力泵1,打开通气阀门2,待压力稳定后,打开出水阀门4,使水流缓慢流向渗透仪上表盖13的进液口7。
打开渗透仪上表盖13的进水阀门3,使得液体流入渗透仪的舱室14,流经试样,渗流液通过舱室14下部放置的过滤板9,流向漏斗15,经过通水管17,落到沉淀池12中部放置的细颗粒收集网11,液体通过细颗粒收集网11落入沉淀池12底部,细颗粒留在细颗粒收集网11上。
综上所述,本实施方式中渗透仪具有以下效果:
渗透仪可应用于各种工程背景下的砂土或软土细颗粒流失的研究,如暴雨冲刷、酸碱溶液渗流、堤坝渗流、潜蚀和污水渗流等工程背景,同时可通过收集渗流等作用下损失的细颗粒来研究砂土或软土的细颗粒流失,同时也是对试样进行预前处理,方便研究经过该作用后试样的力学性能变化。此处,对试样进行预前处理具体是指经过渗流后的砂土或者软土作为后续试验的试样。
具体的,该渗透仪加装了具有对渗流液体加压功能的供水系统,该系统可以进行准确的调节,压力可以被调整到很大,以模拟出高埋深下的水压。渗透仪上表盖的进水孔有两个,多种液体可以同时渗流进试样中。相较于普通的渗透仪,该渗透仪的管道材质为耐腐蚀性材质,可支持酸性液体、碱性液体和含微生物的溶液等通过。该仪器的舱内尺寸为60mm×120mm,试样在这个舱室里进行预处理,为后续研究其力学性能、化学成分等提供了基础和保障。仪器中的透水石被更换成了带有多种孔径的板块,板块上的这些孔洞是可以通过在渗流过程中被带走的细颗粒的,同时这些孔洞也很难被堵住。且为了不让被渗流液体带下来的细颗粒聚集堵住管段,在带孔板块的下方设置了一个漏斗。该仪器的下部设有一个沉淀池,用来收集上面渗流液体带出的细颗粒。渗透仪的舱室采用耐高压材质制作而成,以免在高液压渗流模拟条件下仪器发生崩坏。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种渗透仪,其特征在于,包括舱室和供水系统;
所述供水系统包括蓄水池和加压装置,所述加压装置与蓄水池连接并为蓄水池内的渗透液进行加压;
所述蓄水池的出液口与舱室的进液口连接。
2.根据权利要求1所述的渗透仪,其特征在于,所述加压装置包括压力泵;
所述压力泵的出气口与舱室上端的进气口连通。
3.根据权利要求1所述的渗透仪,其特征在于,所述渗透仪还包括沉淀池;
所述沉淀池的进液口与舱室的出液口连通。
4.根据权利要求3所述的渗透仪,其特征在于,所述舱室包括过滤板,所述过滤板设置在舱室的下端。
5.根据权利要求4所述的渗透仪,其特征在于,所述舱室包括多种不同规格的过滤板;
所述过滤板上设置有过滤孔,不同规格的过滤板孔径不同。
6.根据权利要求3所述的渗透仪,其特征在于,所述过滤板的下侧设置有漏斗;
所述漏斗的上端与舱室下端密封连接,所述漏斗的下端开设舱室的出液口。
7.根据权利要求3所述的渗透仪,其特征在于,所述舱室的出液口连接沉淀池。
8.根据权利要求7所述的渗透仪,其特征在于,所述供水系统与舱室之间,所述舱室与沉淀池之间,均通过耐腐蚀管道连接。
9.根据权利要求1所述的渗透仪,其特征在于,所述舱室上端设置有上表盖,上表盖上设置有多个舱室进液口;
所述蓄水池分割成多个蓄水空间,每个舱室进液口均对应的与一个蓄水空间连通。
10.根据权利要求1所述的渗透仪,其特征在于,所述加压装置所加压压力最大为0.6MPa;
所述舱室尺寸为60mm×120mm;
所述舱室的材质为耐高压材料,舱室能承受3至4个大气压的压力。
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