CN208796558U - 一种原位抽水试验的室内教学模型 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种原位抽水试验的室内教学模型,包括由内到外同心设置的抽水孔(4)、土样槽(1)、水位槽(2)和溢流收集槽(3),所述抽水孔(4)与土样槽(1)的高度相同,所述土样槽(1)的内壁上紧贴有土工布(9),抽水管(5)的进水口设置于所述抽水孔(4)内,所述抽水管(5)的出水口设置于所述溢流收集槽(3)内,所述溢流收集槽(3)上设置有与下水道相连通的排水孔(7),所述抽水管(5)上设置有阀门(6)。本实用新型可以在室内开展原位抽水试验的模拟实验,既可以进行相关知识的教学,让学生对原位抽水实验有一个较直观的认识,同时也可以避免直接开展现场试验的诸多条件限制问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种原位抽水试验的室内教学模型,属于岩土工程实验教学模型技术领域。
背景技术
在岩土工程勘察中,抽水试验是查明建筑场地的地层渗透性和富水性、测定有关水文地质参数的原位渗透试验,往往用单孔的稳定流抽水试验。该试验在工程现场钻取一定直径和深度的井孔,使用抽水设备抽取孔内的汇流积水,通过观测抽水期间和水位恢复期间的水位、流量及水温等内容,利用空间径向流的Dupuit理论解答即可计算得到土体渗透系数。
抽水试验作为一种岩土工程原位测试技术,是土木工程、地质工程及水利工程等专业的学生需要学习和掌握的专业技能,需要在相关的实验课中进行教学传授。但是,在教学中直接开展原位抽水试验,会面临很多困难。首先,需要找到合适的野外场地;其次,要有足够的时间以便往返现场并进行试验。而这些困难并不容易被解决,尤其当面向多个专业多个班级时,所以多数学校的土木类专业都没有开展抽水试验的教学。故亟需一种原位抽水试验的室内教学模型来解决上述技术问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是,提供一种既能开展抽水试验教学,又能克服场地及时间等条件限制的原位抽水试验的室内教学模型。
为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案为:
一种原位抽水试验的室内教学模型,包括由内到外同心设置的抽水孔、土样槽、水位槽和溢流收集槽,所述抽水孔与土样槽的高度相同,所述土样槽的内壁上紧贴有土工布,抽水管的进水口设置于所述抽水孔内,所述抽水管的出水口设置于所述溢流收集槽内,所述溢流收集槽上设置有与下水道相连通的排水孔,所述抽水管上设置有阀门,所述水位槽的高度小于所述土样槽的高度;所述抽水孔和土样槽的侧壁上均设置有若干透水孔。
所述土样槽和水位槽的顶部均由加固单元加固。
所述加固单元包括角钢箍。
所述抽水孔、土样槽、水位槽和溢流收集槽的材质均为透明有机玻璃。
所述水位槽由水龙头供水。
所述土样槽内填充有细砂。
所述土样槽、水位槽和溢流收集槽均为正方形槽体,所述抽水孔为圆形槽体。
抽水试验是很重要的专业知识和技能,却由于场地及时间等条件的限制,很难在教学中进行开展。因此需要找到既能开展抽水试验教学,又能避免相关困难的方法,这是本实用新型所要解决的技术问题。
本实用新型的原理:在土样槽里装填实验土样以模拟现场土体;土样槽的四壁为透水板,通过水位槽补水,以模拟现场半无限空间的水流补给;用预置的抽水孔模拟现场钻孔,用抽水管模拟现场抽水设备抽取土层中的水;记录不同时刻抽水孔中水位以及流量,等到孔中水位稳定后,表明渗流达到稳定流状态,利用此时的孔中水位以及流量即可计算渗透系数。
本实用新型的有益效果是,采用本模型,可以在室内开展原位抽水试验的模拟实验,既可以进行相关知识的教学,让学生对原位抽水试验有一个较直观的认识,同时也可以避免直接开展现场试验的诸多条件限制问题。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为图1的俯视图;
图3为本实用新型中土样槽侧壁的结构示意图;
图4为本实用新型中抽水孔的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如图1~图4所示,一种原位抽水试验的室内教学模型,包括土样槽1、水位槽2、溢流收集槽3、抽水孔4、抽水管5、阀门6、排水孔7、角钢箍8、土工布9。所述土样槽1、水位槽2和溢流收集槽3为同中心正方形槽体;所述抽水孔4固定设置在土样槽1的中心位置,且与土样槽1高度相同。所述土样槽1、水位槽2、溢流收集槽3和抽水孔4为透明有机玻璃材料。
所述土样槽1和水位槽2的顶部用角钢箍8加固。
所述土样槽1和抽水孔4的有机玻璃上设有若干透水孔。
所述土工布9紧贴在土样槽1的内侧壁以及抽水孔4的外侧壁,用以防止土样颗粒从透水孔流失。
所述水位槽2由水龙头直接供水,并保持水位在水位槽2的顶面。
所述抽水管5抽取抽水孔4里的水排往溢流收集槽3。
所述溢流收集槽3里的水由排水孔7排往下水道。
所述土样槽1、水位槽2和溢流收集槽3的内壁宽度分别为50cm、62cm和74cm,高度分别为40cm、35cm、8cm。
抽水孔4的内壁直径为3.4cm,高度为50cm。
本实用新型的土样为一种细砂。
本模型模拟的是潜水完整井的单孔稳定流抽水试验。
本实用新型模型的具体使用过程如下:
1)如图1所示准备模型。
2)将实验细砂逐层填入土样槽1中,装填时注意逐层压实。
3)将连接在水龙头上的水管放入水位槽2中,打开水龙头,往水位槽2中注水,水流会通过土样槽1四周侧壁的透水孔并经土样流入抽水孔4。
4)当水位槽2中的水位到达顶面,且有水溢出后,用钢尺量测抽水孔4中的水位,直至其上升到与水位槽2同水位。
5)将带有阀门6的抽水管5一端插入抽水孔4,打开阀门6,将吸球捏扁后插入抽水管5的另一端,松开吸球,由于虹吸原理,抽水孔4中的水会自动从抽水管5中流出。关闭阀门6,让抽水管5中充满水。
6)打开阀门6少许,让水从抽水孔4经抽水管5流入溢流收集槽3,并在抽水开始后的第30s、1min、2min、3min、4min、5min、10min、15min、20min、25min、30min、40min、50min、60min、80min、100min、120min观测抽水孔4中的水位,以后每隔30min观察一次,直至实验结束。
7)等到抽水孔4中的水位稳定(稳定标准:连续3次水位观测值的差值不超过2mm)后,表明渗流已经达到稳定流状态,用量筒收集抽水管5流出的水,并用秒表计时,大约20s后,读出量筒中水的体积以及具体时间,计算流量Q。
8)重复步骤6)和7),总共进行不少于3次稳定降深的实验,记录抽水孔4中相应的稳定水位及抽水流量,利用公式(1)计算渗透系数。
式中,Q为流量,单位为cm3/s;sw为水位降深,单位为cm;H0为初始含水层厚度,单位为cm;rw为抽水孔4的内壁半径,单位为cm;R为潜水井的影响半径,可按式估算,单位为cm。
9)用温度计测读实验水温,并对计算的渗透系数进行温度校正。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种原位抽水试验的室内教学模型,其特征在于:包括由内到外同心设置的抽水孔(4)、土样槽(1)、水位槽(2)和溢流收集槽(3),所述抽水孔(4)与土样槽(1)的高度相同,所述土样槽(1)的内壁上紧贴有土工布(9),抽水管(5)的进水口设置于所述抽水孔(4)内,所述抽水管(5)的出水口设置于所述溢流收集槽(3)内,所述溢流收集槽(3)上设置有与下水道相连通的排水孔(7),所述抽水管(5)上设置有阀门(6),所述水位槽(2)的高度小于所述土样槽(1)的高度;所述抽水孔(4)和土样槽(1)的侧壁上均设置有若干透水孔。
2.根据权利要求1所述的一种原位抽水试验的室内教学模型,其特征在于:所述土样槽(1)和水位槽(2)的顶部均由加固单元加固。
3.根据权利要求2所述的一种原位抽水试验的室内教学模型,其特征在于:所述加固单元包括角钢箍(8)。
4.根据权利要求1所述的一种原位抽水试验的室内教学模型,其特征在于:所述抽水孔(4)、土样槽(1)、水位槽(2)和溢流收集槽(3)的材质均为透明有机玻璃。
5.根据权利要求1所述的一种原位抽水试验的室内教学模型,其特征在于:所述水位槽(2)由水龙头供水。
6.根据权利要求1所述的一种原位抽水试验的室内教学模型,其特征在于:所述土样槽(1)内填充有细砂。
7.根据权利要求1所述的一种原位抽水试验的室内教学模型,其特征在于:所述土样槽(1)、水位槽(2)和溢流收集槽(3)均为正方形槽体,所述抽水孔(4)为圆形槽体。
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CN201820655060.0U CN208796558U (zh) | 2018-05-04 | 2018-05-04 | 一种原位抽水试验的室内教学模型 |
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CN108597353A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-09-28 | 河海大学 | 一种原位抽水试验的室内教学模型 |
CN110164280A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-08-23 | 成都理工大学 | 潜水等水头线观测仪及观测方法 |
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