CN206788002U - 一种防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，包括土样室，土样室的左右两端设有能够沿土样室内壁左右移动的上、下游缓冲区；上游缓冲区的左端与进水口连通，上游缓冲区的右端面连接有上游透水隔网，下游缓冲区的左端面连接有下游透水隔网，下游缓冲区的右端与出水口连通；上、下游缓冲区内均填充有骨料，上、下游透水隔网的网孔孔径均小于骨料的粒径；上、下游透水隔网的外边缘均设有橡胶环。解决了现有技术中无较有针对性的试验设备对多空隙介质在渗流作用下的劣化及形态变化进行试验的问题。可以较为真实的模拟多空隙介质在渗流作用下的劣化及形态变化，能够提高试验效率，减少试验成本，增强试验可控性。

Description

一种防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置

技术领域

本实用新型涉及水土保持及土力学领域，尤其涉及一种防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置。

背景技术

黄土地区地表及地下的黄土，容易在径流或渗流的作用下发生渗透或冲蚀破坏，从而引起土体颗粒的大量运移，导致黄河中上游地区水土流失，另一方面还会造成土体工程特性受到较大的影响，从而对土质地基的承载特性产生不利影响，为所在地区的治沙防沙工作带来加大的挑战。因此，有必要对渗流作用下的土体或其他多空隙介质的破坏劣化模式进行深入研究。

目前，对于土体在渗流条件下的劣化以及形态变化的试验并不成熟，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，如何设计一种试验装置，能够较为真实的反应多空隙介质在渗流作用下的劣化及形态变化，是我们需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，解决了现有技术中无较有针对性的试验设备对多空隙介质在渗流作用下的劣化及形态变化进行试验的问题。本实用新型可以较为真实的模拟多空隙介质在渗流作用下的劣化及形态变化，能够提高试验效率，减少试验成本，增强试验可控性。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，包括土样室，土样室的左右两端分别设有能够沿土样室内壁左右移动的上游缓冲区和下游缓冲区；上游缓冲区的左端与进水口连通，上游缓冲区的右端面通过上游透水隔网与土样室隔开，下游缓冲区的左端面通过下游透水隔网与土样室隔开，下游缓冲区的右端与出水口连通；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；上游透水隔网和下游透水隔网的外边缘均设有橡胶环。

更进一步的，本实用新型的特点还在于：

橡胶环的宽度为土样半径的1/10—1/5。

上游缓冲区为活塞式上游缓冲区，下游缓冲区为活塞式下游缓冲区。

进水口和上游透水隔网分别与活塞式上游缓冲区连接成一体；出水口和下游透水隔网分别与活塞式下游缓冲区连接成一体。

土样室的横截面为矩形或圆形。

骨料为粗骨料。

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、土样室、下游缓冲区以及出水口均采用透明材质。

透明材质为钢化玻璃。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供的一种防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，通过设置能够沿土样室内壁左右移动的上游缓冲区和下游缓冲区，可以用于不同模拟不同长度的土体试样的在渗流作用下的劣化及形态变化，实用性强，同时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。再者，通过在上游透水隔网和下游透水隔网的外边缘设置了橡胶环，避免边界集中渗水，避免了土体试样产生差异性侵蚀。一方面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，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，橡胶环的宽度为试样半径的1/10-1/5，从而到达严格密封外圈的作用，避免水流顺外圈集中渗流。

进一步地，进水口、活塞式上游缓冲区以及上游透水隔网一体连接，下游透水隔网、活塞式下游缓冲区以及出水口一体连接，在装样过程中，可将进水口、活塞式上游缓冲区以及上游透水隔网整体拔出，或者将下游透水隔网、活塞式下游缓冲区以及出水口整体拔出，方便土体试样的装入。

进一步地，进水口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。

进一步地，上游缓冲区和下游缓冲区选用粗骨料，可加快流体流速，同时起到缓解水流直接对试样冲蚀产生的误差。

进一步地，进水口、上游缓冲区、土样室、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为本实用新型所提供的一种防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置的结构示意图；

其中，1、进水口；2、上游缓冲区；3、上游透水隔网；4、土样室；5、下游透水隔网；6、下游缓冲区；7、出水口；8、橡胶环。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，本实用新型提供了一种防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，包括土样室4，土样室4的左右两端分别设有能够沿土样室4内壁左右移动的上游缓冲区2和下游缓冲区6；上游缓冲区2的左端与进水口1连通，上游缓冲区2的右端面通过上游透水隔网3与土样室4隔开，下游缓冲区6的左端面通过下游透水隔网5与土样室4隔开，下游缓冲区6的右端与出水口7连通；上游缓冲区2和下游缓冲区6内均填充有骨料，上游透水隔网3和下游透水隔网5的网孔孔径均小于骨料的粒径；上游透水隔网3和下游透水隔网5的外边缘均设有橡胶环8。

在这里，土样室4用于放入需要进行常规渗透或渗透破坏试验的土体试样或其他多孔介质试样，由于上游缓冲区2和下游缓冲区6能够沿土样室4内壁左右移动，故本实用新型可以用于不同模拟不同长度的土体试样的在渗流作用下的劣化及形态变化，实用性较强。

另外，虽然上游缓冲区2的右部以及下游缓冲区6的左部与土样室4的内壁紧密贴合，但之间难免存在微小间隙，流体容易直接通过间隙进入土样室4中，产生边界集中渗水，从而对土体试样产生差异性侵蚀。本实用新型通过在上游透水隔网3和下游透水隔网5的外边缘设置了橡胶环8，避免边界集中渗水。

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，并可根据试验中试样的长度对上游缓冲区2进行左右移动，从而调整土样室4空间的大小。

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6，下游缓冲区6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，并可根据试验中试样的长度对下游缓冲区6进行左右移动，从而调整土样室4空间的大小。

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5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5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。

更进一步的，本实用新型的特点还在于：

橡胶环8不宜过宽，为试样半径的1/10-1/5即可，从而到达严格密封外圈的作用，避免水流顺外圈集中渗流。

上游缓冲区2为活塞式上游缓冲区，下游缓冲区6为活塞式下游缓冲区。

进水口1和上游透水隔网3分别与活塞式上游缓冲区连接成一体；出水口7和下游透水隔网5分别与活塞式下游缓冲区连接成一体。

在这里，进水口1、活塞式上游缓冲区以及上游透水隔网3一体连接，下游透水隔网5、活塞式下游缓冲区以及出水口7一体连接，在装样过程中，可将进水口1、活塞式上游缓冲区以及上游透水隔网3整体拔出，或者将下游透水隔网5、活塞式下游缓冲区以及出水口7整体拔出，方便土体试样的装入。

同时，进水口1处和出水口7处均设有开闭阀门。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，先将试样放入土样室4，然后打开阀门，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7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。

土样室4的横截面为矩形或圆形，矩形包括长方形和正方形。上游缓冲区2和下游缓冲区6也可为矩形或圆形。

骨料为粗骨料。需要说明的是，上游及下游的骨料均为在制作本实用新型的设备时直接置入，活塞式上游缓冲区和活塞式下游缓冲区为一次制作成型，从而减少试验的操作过程，节约试验时间。由于上游缓冲区2和下游缓冲区6的长度可变，在上游缓冲区2和下游缓冲区6的长度较长时，选用粗骨料，可加快流体流速，同时起到缓解水流直接对试样冲蚀产生的误差。

进水口1、上游缓冲区2、土样室4、下游缓冲区6以及出水口7均采用透明材质。优选地，透明材质为透明可见的优质玻璃或钢化玻璃，从而便于观察试样在渗透过程中的变化情况。

本实用新型提供的一种防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，通过设置能够沿土样室4内壁左右移动的上游缓冲区2和下游缓冲区6，可以用于不同模拟不同长度的土体试样的在渗流作用下的劣化及形态变化，实用性强，同时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。再者，通过在上游透水隔网3和下游透水隔网5的外边缘设置了橡胶环8，避免边界集中渗水，避免了土体试样产生差异性侵蚀。一方面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，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)

1.一种防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，其特征在于，包括土样室(4)，土样室(4)的左右两端分别设有能够沿土样室(4)内壁左右移动的上游缓冲区(2)和下游缓冲区(6)；上游缓冲区(2)的左端与进水口(1)连通，上游缓冲区(2)的右端面通过上游透水隔网(3)与土样室(4)隔开，下游缓冲区(6)的左端面通过下游透水隔网(5)与土样室(4)隔开，下游缓冲区(6)的右端与出水口(7)连通；上游缓冲区(2)和下游缓冲区(6)内均填充有骨料，上游透水隔网(3)和下游透水隔网(5)的网孔孔径均小于骨料的粒径；上游透水隔网(3)和下游透水隔网(5)的外边缘均设有橡胶环(8)。

2.根据权利要求1所述的防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，其特征在于，橡胶环(8)的宽度为土样半径的1/10—1/5。

3.根据权利要求1所述的防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，其特征在于，上游缓冲区(2)为活塞式上游缓冲区，下游缓冲区(6)为活塞式下游缓冲区。

4.根据权利要求3所述的防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，其特征在于，进水口(1)和上游透水隔网(3)分别与活塞式上游缓冲区连接成一体；出水口(7)和下游透水隔网(5)分别与活塞式下游缓冲区连接成一体。

5.根据权利要求1所述的防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，其特征在于，土样室(4)的横截面为矩形或圆形。

6.根据权利要求1所述的防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，其特征在于，骨料为粗骨料。

7.根据权利要求1所述的防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，其特征在于，进水口(1)处和出水口(7)处均设有开闭阀门。

8.根据权利要求1所述的防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，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所述的防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，其特征在于，进水口(1)、上游缓冲区(2)、土样室(4)、下游缓冲区(6)以及出水口(7)均采用透明材质。

10.根据权利要求9所述的防止边界集中渗水的多孔隙介质渗透装置，其特征在于，透明材质为钢化玻璃。