CN205280545U - 适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱，包括管柱本体，管柱本体的侧壁上开设有出水口和测压管口，出水口靠近管柱本体的第一端设置，测压管口靠近管柱本体的第二端设置，管柱本体的内部固接有筛板，筛板上设置有若干个筛孔，筛板靠近测压管口且位于测压管口的上方设置。本实用新型能够使核磁共振分析与成像系统应用到水利工程、岩土工程的渗流问题试验中，解决现有室内砂/土柱试验只能检测样品相关数据的平均值、无法了解样品在各种渗流条件下的细观结构变化规律的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于试验设备技术领域，具体涉及一种适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱。
背景技术
目前，国内外对渗流问题的研究多采用室内试验、野外试验、数值分析等手段来进行。其中基于达西定律的室内砂/土柱试验由于其操作简单、原理清晰等优点而被广泛采用。然而室内砂/土柱试验监测的数据多为“平均值”(如流速、流量等)，这些结果对于了解宏观层面上介质的特性基本可以满足要求，但是室内砂/土柱内部样品在各种渗流条件下的细观结构变化规律到底如何却无从得知。为了进一步了解细观尺度上砂/土介质在渗流条件下的某些细观特性，难点在于需要对试验样品做到无损检测，以测得试样细观结构的变化，如孔隙随时间、荷载的动态变化等。近年来，核磁共振技术的快速发展为我们解决这一问题提供了新的途径。
核磁共振技术在近几年已被逐渐应用到岩土工程领域。其优点在于对试验样品能做到无损检测，能测量试验样品孔隙大小的变化情况、束缚水与可动水的比值等参数，以及获得清晰的三维成像。由上海纽迈电子科技有限公司研发生产的MesoMR23-060H-I核磁共振分析与成像系统，以其快速、环保、准确、信息量大等优点，在石油勘探、生命科学、食品卫生等领域已被广泛应用。因此，为了使MesoMR23-060H-I核磁共振分析与成像系统能够应用到水利工程、岩土工程中的渗流问题试验中，以探索细观尺度渗流机理，需要研发一种适用于MesoMR23-060H-I中尺度核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂/土柱。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱，能够使核磁共振分析与成像系统应用到水利工程、岩土工程的渗流问题试验中，解决现有室内砂/土柱试验只能检测样品相关数据的平均值、无法了解样品在各种渗流条件下的细观结构变化规律的问题。
本实用新型所采用的技术方案是：适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱，包括管柱本体，管柱本体的侧壁上开设有出水口和测压管口，出水口靠近管柱本体的第一端设置，测压管口靠近管柱本体的第二端设置，管柱本体的内部固接有筛板，筛板上设置有若干个筛孔，筛板靠近测压管口且位于测压管口的上方设置。
本实用新型的特点还在于：
管柱本体的第一端连接出水盖，管柱本体的第二端连接进水盖，进水盖的底面上开设有进水口，管柱本体的外壁上沿轴向设置有刻度线。
出水口处设置有出水管嘴，测压管口处设置有测压管嘴，进水口处设置有进水管嘴。
出水管嘴与出水口为螺纹连接，测压管嘴与测压管口为螺纹连接，进水管嘴与进水口为螺纹连接。
进水管嘴为M14尼龙嘴，测压管嘴为ABS粘接嘴，出水管嘴为G1/4接嘴。
测压管嘴出口处的内径小于进水管嘴出口处的内径，进水管嘴出口处的内径小于出水管嘴出口处的内径。
出水盖及进水盖与管柱本体均为螺纹连接。
出水盖与管柱本体的连接处设置有橡皮圈b，进水盖与管柱本体的连接处设置有橡皮圈a。
筛板靠近出水盖的一面铺设有铁丝网。
管柱本体为有机玻璃材质的管柱。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱，能够把核磁共振技术引入到渗流领域，以探求细观尺度上的渗流机理、对试样做到无损检测。在渗流状态下可知试样在不同荷载、时间因素下孔隙动态变化的情况，以及检测一些试验样品的细观结构变化，并且可对渗流过程中的试样进行三维成像，对进一步了解细观尺度上的渗流机理有很大的帮助。它克服了现有渗流试验对试样扰动、试验数据测量不精准、以及无法测量到细观数据等缺点。
附图说明
图1为本实用新型适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱的结构示意图；
图2为图1中筛板的结构示意图；
图3为MesoMR23-060H-I型核磁共振分析与成像系统工作图。
图中，1.管柱本体，1-1.收集区，1-2.试验区，1-3.缓冲区，2.刻度线，3.筛板，4.出水管嘴，5.进水盖，6.进水口，7.测压管口，8.橡皮圈a，9.测压管嘴，10.出水盖，11.橡皮圈b，12.出水口，13.进水管嘴，14.筛孔，15.磁体箱，16.信号接收点，17.磁铁，18.装样圆管，19.试样，20.摇杆式进样器，21.进样固定器。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：
本实用新型的适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱，如图1所示，包括管柱本体1，管柱本体1为两端开口、中空结构的圆柱体状，管柱本体1为有机玻璃材质。管柱本体1的侧壁上开设有出水口12和测压管口7，出水口12靠近管柱本体1的第一端设置，测压管口7靠近管柱本体1的第二端设置。管柱本体1的第一端连接出水盖10，管柱本体1的第二端连接进水盖5，进水盖5的底面上开设有进水口6，管柱本体1的外壁上沿轴向设置有刻度线2。管柱本体1的内部固接有筛板3，如图2所示，筛板3上设置有若干个筛孔14，筛板3靠近测压管口7且位于测压管口7的上方设置。筛板3靠近出水盖10的一面铺设有铁丝网。出水口12处设置有出水管嘴4，测压管口7处设置有测压管嘴9，进水口6处设置有进水管嘴13。出水管嘴4与出水口12为螺纹连接，测压管嘴9与测压管口7为螺纹连接，进水管嘴13与进水口6为螺纹连接。进水管嘴13为M14尼龙嘴，测压管嘴9为ABS粘接嘴，出水管嘴4为G1/4接嘴。测压管嘴9出口处的内径小于进水管嘴13出口处的内径，进水管嘴13出口处的内径小于出水管嘴4出口处的内径。出水盖10及进水盖5与管柱本体1均为螺纹连接。出水盖10与管柱本体1的连接处设置有橡皮圈b11，进水盖5与管柱本体1的连接处设置有橡皮圈a8。
根据试验需要，管柱本体1如图1所示分为收集区1-1、试验区1-2和缓冲区1-3，其中，缓冲区1-3内铺设有鹅卵石，为试验区1-2提供均匀水流，试验区1-2内可填充砂土、黏土、土石混合体、分层土等目标试样。本实用新型的优选尺寸如下：管柱本体1的外径为55mm、内径为50mm，出水盖10及进水盖5的外径均为70mm，管柱本体1拧上出水盖10及进水盖5后的全长为164mm。筛板3上设置的筛孔14的孔径为3mm，孔距为6mm。缓冲区1-3内铺设的鹅卵石长度为30mm，试验区1-2的长度为70mm，收集区1-1的长度为50mm。筛板3上铺设的铁丝网的网孔直径为1mm，用以防止试样填充过程中漏入缓冲区1-3中。
本实用新型的使用方法如下：如图3所示，步骤一，将试样按土工制样的原理装填进管柱本体1中，并使试样饱水直至饱和状态；步骤二，将饱和后的试样由MesoMR23-060H-I核磁共振分析与成像系统的进样器20放入核磁共振系统的磁体箱15内，测量样品的T2谱(可分析试样的孔隙的分布)，记录渗流前试样的孔隙分布、孔隙大小、试样的内部三维图片等试验数据，获取渗流试验前试样的细观结构情况；步骤三，将管柱本体1从核磁共振系统的磁体箱15内取出，装上出水管嘴4、进水盖5、测压管嘴9，出水盖10、进水管嘴13，进行各种工况下(如不同水力梯度)下的渗流试验，测量水头值、渗流量等参数；步骤四，将砂/土柱从渗流试验装置中取下，按照步骤一进行渗流试验后试样的细观结构情况(即重复步骤一)；最后，对比试样中在不同渗流条件下的结果，获取试样的细观结构变化规律。
本实用新型的适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱具有以下特点：
1.可对试样进行无损检测、且测量精度比较高
用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂/土柱，借助核磁共振技术，能对试样做到无损检测，测量的精度可到细观尺度，精度较高。且可得到渗流前后细观结构的变化。
2.操作使用方便
装置在渗流阶段可配合传统达西渗流试验使用，具有通用性，在测量阶段，核磁共振仪器采用上海纽迈电子科技有限公司研发生产的MesoMR23-060H-I核磁共振分析与成像系统，操作简单，且测量数据直观。
3.具有良好的可扩展性
本实用新型具有良好的可扩展性，可在本实用新型的基础上增加其他检测设备，例如对溶质迁移检测做进一步的开发。
Claims (10)
1.适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱，其特征在于，包括管柱本体(1)，管柱本体(1)的侧壁上开设有出水口(12)和测压管口(7)，出水口(12)靠近管柱本体(1)的第一端设置，测压管口(7)靠近管柱本体(1)的第二端设置，管柱本体(1)的内部固接有筛板(3)，筛板(3)上设置有若干个筛孔(14)，筛板(3)靠近测压管口(7)且位于测压管口(7)的上方设置。
2.根据权利要求1所述的适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱，其特征在于，所述管柱本体(1)的第一端连接出水盖(10)，管柱本体(1)的第二端连接进水盖(5)，进水盖(5)的底面上开设有进水口(6)，所述管柱本体(1)的外壁上沿轴向设置有刻度线(2)。
3.根据权利要求2所述的适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱，其特征在于，所述出水口(12)处设置有出水管嘴(4)，所述测压管口(7)处设置有测压管嘴(9)，所述进水口(6)处设置有进水管嘴(13)。
4.根据权利要求3所述的适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱，其特征在于，所述出水管嘴(4)与出水口(12)为螺纹连接，所述测压管嘴(9)与测压管口(7)为螺纹连接，所述进水管嘴(13)与进水口(6)为螺纹连接。
5.根据权利要求3所述的适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱，其特征在于，所述进水管嘴(13)为M14尼龙嘴，所述测压管嘴(9)为ABS粘接嘴，所述出水管嘴(4)为G1/4接嘴。
6.根据权利要求3所述的适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱，其特征在于，所述测压管嘴(9)出口处的内径小于进水管嘴(13)出口处的内径，所述进水管嘴(13)出口处的内径小于出水管嘴(4)出口处的内径。
7.根据权利要求2所述的适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱，其特征在于，所述的出水盖(10)及进水盖(5)与管柱本体(1)均为螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱，其特征在于，所述出水盖(10)与管柱本体(1)的连接处设置有橡皮圈b(11)，所述进水盖(5)与管柱本体(1)的连接处设置有橡皮圈a(8)。
9.根据权利要求2所述的适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱，其特征在于，所述筛板(3)靠近出水盖(10)的一面铺设有铁丝网。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的适用于核磁共振分析与成像系统的渗流试验砂柱或土柱，其特征在于，所述的管柱本体(1)为有机玻璃材质的管柱。
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