專利名稱：松散破碎介質(zhì)多功能滲流實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來做松散破碎介質(zhì)滲流試驗的裝置，特別是一種多功 能的用來做松散破碎介質(zhì)氣液兩相流體滲流試驗的裝置。
背景技術(shù)：
松散破碎介質(zhì)是多孔介質(zhì)的一種，是含有固相的多相系，其它相可以是 氣相或液相，固體相稱為固體骨架，其它部分稱為空隙或孔隙，固相遍布整 個介質(zhì)，具有較大的比面，空隙中的許多孔洞相互連通。 一般來說，松散破 碎介質(zhì)相對其它多孔介質(zhì)如土壤、裂隙巖體等， 一是顆粒級配分布極不均勻， 二是顆粒粒徑較大，三是顆粒間不存在聯(lián)結(jié)或只存在弱聯(lián)結(jié)。自然界中松散 破碎介質(zhì)的例子很多，如礦山巖體爆破后形成的礦堆、用于堆石壩、鐵路和 公路路基、橋梁墩臺、軟基礎(chǔ)處理和高填方等工程的堆石等。因而，松散破 碎介質(zhì)的滲流問題具有廣泛的應(yīng)用范圍，是滲流領(lǐng)域的研究熱點之一。根據(jù) 松散破碎介質(zhì)的孔隙充填流體的類型可將此類介質(zhì)的滲流問題分為液體飽和 滲流、液體非飽和滲流、氣體飽和滲流和氣液兩相流體滲流。
氣液兩相流體滲流是石油、化工、動力等工業(yè)領(lǐng)域常見的流動工況，但氣 液兩相流體流量的測量方法卻一直是國際上尚未圓滿解決的問題。氣液兩相
流體滲流的研究，是隨著工業(yè)技術(shù)需要發(fā)展起來的，特別是上世紀(jì)40年代， 由于動力工程、化學(xué)工程、石化工程、原子能工程、航天工程及環(huán)境工程的 興起，氣液兩相流體滲流研究日益受到重視，并形成了一門完整的應(yīng)用基礎(chǔ) 學(xué)科。
目前，國內(nèi)外在松散破碎介質(zhì)滲流研究領(lǐng)域，開展較多的是關(guān)于水和應(yīng) 力的耦合研究。關(guān)于松散破碎介質(zhì)中氣液兩相流體滲流尚無人開展研究，鑒 于此，開發(fā)一種多功能松散破碎介質(zhì)氣液兩相流體滲流試驗裝置可以填補這 方面研究的空白，具有重大的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為研究松散破碎介質(zhì)氣液兩相流體滲流而提供一種多功 能試驗裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種松散破碎介質(zhì)多功能滲流試驗裝置，它包括 一個由上筒體和下筒體組成的筒體，上筒體和下筒體之間通過法蘭、連接螺 栓連接在一起，在上筒體和下筒體之間還設(shè)有密封墊圈。在筒體的筒壁上， 從上至下均設(shè)有兩排豎立的帶有無孔橡膠塞和有孔橡膠塞的安裝孔， 一排豎 立的用來安裝張力計， 一排豎立的為氣壓測孔，用來安裝氣壓表。筒體的頂 端設(shè)有一塊帶有回形噴淋管的蓋板，回形噴淋管安裝在蓋板下表面的筒體內(nèi)， 回形噴淋管上設(shè)有噴淋孔，蓋板通過連接螺栓和設(shè)在筒體頂端的法蘭連接在 —起，蓋板和法蘭之間設(shè)有密封墊圈，在蓋板的上表面還分別設(shè)有測溫口接 頭、噴淋管進水口接頭、進水口接頭和進氣口接頭。其中，噴淋管進水口接 頭與安裝在蓋板下表面筒體內(nèi)的回形噴淋管相接，測溫口接頭、進水口接頭 和進氣口接頭與筒體內(nèi)腔相通。在筒體的下端通過連接螺栓和法蘭連接有一 個筒體底座，筒體的下端和筒體底座之間設(shè)有密封墊圈。筒體底座的上端設(shè) 有一塊布滿排水孔的隔板，隔板上排水孔的孔徑為lcm、間距為8rran。在隔板 上設(shè)有一塊過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)為200目的金屬濾網(wǎng)。在筒體內(nèi)，過濾網(wǎng)的上面 布有一層8-15mm厚的光滑卵石，卵石的直徑為3-6ram。在筒體底座的筒壁上
部均設(shè)有四個出氣口接頭，在筒體底座的筒壁下部均設(shè)有四個出水口接頭， 以保證實驗過程中進水量較大時排水通暢，不至于對介質(zhì)的滲透能力產(chǎn)生影 響。
本發(fā)明進一步的技術(shù)方案是:在筒體的內(nèi)壁設(shè)有一層5mm厚的水泥砂漿， 水泥砂漿上涂有一層環(huán)氧樹脂。在筒體的內(nèi)壁作此特殊處理，是為了減少筒 體內(nèi)的邊壁效應(yīng)，因為筒體內(nèi)光滑的內(nèi)壁容易產(chǎn)生無規(guī)則的小形氣體環(huán)流， 增加氣體阻力。
本發(fā)明再進一步的技術(shù)方案是筒體長度與筒體內(nèi)徑的半徑之比大于 3:1,以保證流體在實驗介質(zhì)中的流動為一維流動。
本實驗裝置使用的張力計系中科院地理科學(xué)與資源研究所生產(chǎn)的 DLS-II型張力計，在單相液體非飽和滲流實驗和氣液兩相流體滲流實驗過程 中，能有效實現(xiàn)基質(zhì)吸力測量；使用的氣壓表系韓國生產(chǎn)的KONICS系列氣 壓表，配合自制的探頭測量介質(zhì)內(nèi)的氣壓，在單相氣體滲流實驗和氣液兩相 流體滲流實驗過程中，達到理想效果。
做實驗時，整個實驗裝置置于一臺秤上，通過該臺秤可以監(jiān)測滲流試驗 過程中是否形成了穩(wěn)態(tài)滲流過程。筒體上端蓋板上的進水孔接頭和噴淋管進 水口接頭分別連接兩套進水系統(tǒng)。
單相液體飽和滲流實驗過程中，出水管接頭與裝置外的水箱連接，用溢 流裝置調(diào)節(jié)下端水頭，上端用一根與蓋板上進水孔接頭相連的水管來調(diào)節(jié)水 頭。從下端排水孔反向進水，排出裝置中的空氣，直至頂端水管中看得到水 面，停止進水。靜置一段時間后，從進水管進水，同時逐漸緩慢地打開四個 排水孔，整個過程中，要防止氣體進入裝置，用LZB系列轉(zhuǎn)子流量計測量出
對應(yīng)時刻水的流量0，測量試樣兩端對應(yīng)時刻的壓力差，即可得到對應(yīng)時刻 的水力梯度和滲流速度。
單相液體非飽和滲流實驗過程中，從上端進水口接頭進水，用LZB系列 轉(zhuǎn)子流量計控制流量，形成吸吮過程和排泄過程，待滲流穩(wěn)定后測量孔隙水 壓力A、 / 2、水流量、對應(yīng)某含水量的重量和介質(zhì)中水的飽和度。通過蓋板 上進氣孔接頭和裝置外的氣體降溫裝置相連，保證了單相氣體滲流實驗過程 中氣體的流動是等溫流動。
本發(fā)明提供的松散破碎介質(zhì)多功能滲流實驗裝置具有以下特點
1、功能強大，覆蓋的研究內(nèi)容多，能夠進行單相液體飽和滲流、單相液 體非飽和滲流的實驗研究，還能進行單相氣體滲流實驗研究以及氣液兩相流 體滲流實驗研究。
2、 裝置和管線均采用密閉式，防止了氣體泄露和液體流出，保證了良好 的實驗環(huán)境條件，操作簡單，穩(wěn)定性好，能有效模擬現(xiàn)場實際情況，測量數(shù) 據(jù)真實可靠。
3、 裝置內(nèi)壁經(jīng)過特殊處理，很大程度上減小了邊壁效應(yīng)。
4、 裝置配備的LZB系列轉(zhuǎn)子流量計，能簡捷迅速地測量對應(yīng)時刻的液 體流量，代替了液體流量的人工測量方式。
5、 裝置配備的中科院地理科學(xué)與資源研究所生產(chǎn)的DLS-II型張力計， 能有效測量松散破碎介質(zhì)中的孔隙水壓力，解決了在液體滲流實驗過程中， 基質(zhì)吸力難以量測的難題。
6、 裝置配備的韓國生產(chǎn)的KONICS系列氣體壓力表，靈敏度高，結(jié)合 自制的探頭，能有效測量氣體壓力，解決了在氣體滲流實驗過程中，壓力表
測量管易堵塞、靈敏度低的難題。
7、裝置上的進氣口接頭裝置外的氣體降溫裝置相連，保證了單相氣體滲 流實驗過程中氣體的流動是等溫流動。
松散破碎介質(zhì)多功能滲流實驗裝置既能完成單相氣體、液體滲流實驗， 又能完成氣液兩相流體滲流實驗，操作簡單，使用壽命長，適用性強，測量 數(shù)據(jù)真實有效，達到了預(yù)計的設(shè)計目標(biāo)。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的詳細(xì)結(jié)構(gòu)作進一步描述。


附圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意附圖2為附圖1的俯視附圖3為回形噴淋管的結(jié)構(gòu)示意附圖4為附圖3的左視圖。
具體實施例方式
如附圖所示 一種松散破碎介質(zhì)多功能滲流試驗裝置，它包括一個由上 筒體111和下筒體112組成的筒體11，上筒體111和下筒體112之間通過法 蘭12、 15、連接螺栓13連接在一起，筒體11長度與筒體11內(nèi)徑半徑之比 為3:1，在上筒體111和下筒體112之間還設(shè)有密封墊圈14。在筒體11的筒 壁上，從上至下均設(shè)有兩排豎玄的帶有無孔橡膠塞29和有孔橡膠塞16的安 裝孔28， 一排豎立的用來安裝張力計9， 一排豎立的為氣壓測孔，用來安裝 氣壓表10。筒體11的頂端設(shè)有一塊帶有回形噴淋管61的蓋板6，回形噴淋 管61安裝在蓋板6下表面的筒體11內(nèi)，回形噴淋管上設(shè)有噴淋孔611，蓋 板6通過連接螺栓1和設(shè)在筒體11頂端的法蘭8連接在一起，蓋板6和法蘭
8之間設(shè)有密封墊圈7,在蓋板6上還分別設(shè)有測溫口接頭2、噴淋管進水口 接頭3、進水口接頭4和進氣口接頭5。其中，噴淋管進水口接頭3與安裝在 蓋板6下表面筒體11內(nèi)的回形噴淋管61相接，測溫口接頭2、進水口接頭4 和進氣口接頭5與筒體11內(nèi)腔相通。在筒體11的下端通過連接螺栓18和法 蘭17、 20連接有一個筒體底座23，筒體11的下端和筒體底座23之間設(shè)有 密封墊圈19。筒體底座23的上端設(shè)有一塊布滿排水孔的隔板22，隔板22 上排水孔的孔徑為lcm、間距為8mm。在隔板22上設(shè)有一塊過濾網(wǎng)21,過濾 網(wǎng)21為200目的金屬濾網(wǎng)。在筒體11內(nèi)，過濾網(wǎng)21的上面布有一層10mm 厚的光滑卵石27，卵石27的直徑為5imn。在筒體底座23的筒壁上部均設(shè)有 四個出氣口接頭26，在筒體底座23的筒壁下部均設(shè)有四個出水口接頭24。 在筒體11的內(nèi)壁設(shè)有一層5mm厚的水泥砂漿25，水泥砂漿25上涂有一層環(huán) 氧樹脂。
權(quán)利要求
1、一種松散破碎介質(zhì)多功能滲流試驗裝置，其特征是它包括一個由上筒體和下筒體組成的筒體，上筒體和下筒體之間通過法蘭、連接螺栓連接在一起，在上筒體和下筒體之間還設(shè)有密封墊圈，在筒體的筒壁上，從上至下均設(shè)有兩排豎立的帶有無孔橡膠塞和有孔橡膠塞的安裝孔，一排豎立的用來安裝張力計，一排豎立的為氣壓測孔，用來安裝氣壓表；筒體的頂端設(shè)有一塊帶有回形噴淋管的蓋板，回形噴淋管安裝在蓋板下表面的筒體內(nèi)，回形噴淋管上設(shè)有噴淋孔，蓋板通過連接螺栓和設(shè)在筒體頂端的法蘭連接在一起，蓋板和法蘭之間設(shè)有密封墊圈，在蓋板上還分別設(shè)有測溫口接頭、噴淋管進水口接頭、進水口接頭和進氣口接頭，噴淋管進水口接頭與安裝在蓋板下表面筒體內(nèi)的回形噴淋管相接，測溫口接頭、進水口接頭和進氣口接頭與筒體內(nèi)腔相通；在筒體的下端通過連接螺栓和法蘭連接有一個筒體底座，筒體的下端和筒體底座之間設(shè)有密封墊圈，筒體底座的上端設(shè)有一塊布滿排水孔的隔板，隔板上排水孔的孔徑為1cm、間距為8mm，在隔板上設(shè)有一塊過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)為200目的金屬濾網(wǎng)，在筒體內(nèi)，過濾網(wǎng)的上面布有一層8-15mm厚的光滑卵石，卵石的直徑為3-6mm，在筒體底座的筒壁上部均設(shè)有四個出氣口接頭，在筒體底座的筒壁下部均設(shè)有四個出水口接頭。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種松散破碎介質(zhì)多功能滲流試驗裝置，其特 征是在筒體的內(nèi)壁設(shè)有一層5ram厚的水泥砂漿，水泥砂漿上涂有一層環(huán)氧
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種松散破碎介質(zhì)多功能滲流試驗裝置， 其特征是筒體長度與筒體內(nèi)徑半徑之比大于3:1。
全文摘要
一種松散破碎介質(zhì)多功能滲流試驗裝置，它包括一個筒體，在筒體的筒壁上，從上至下均設(shè)有兩排豎立的用來安裝張力計和氣壓表的安裝孔。筒體的頂端設(shè)有一塊帶有回形噴淋管的蓋板，蓋板通過連接螺栓和設(shè)在筒體頂端的法蘭連接在一起，蓋板和法蘭之間設(shè)有密封墊圈，在蓋板上還分別設(shè)有測溫口接頭、噴淋管進水口接頭、進水口接頭和進氣口接頭。在筒體的下端通過連接螺栓和法蘭連接有一個筒體底座，筒體的下端和筒體底座之間設(shè)有密封墊圈，筒體底座的上端設(shè)有一塊布滿排水孔的隔板，在隔板上設(shè)有一塊過濾網(wǎng)，在筒體內(nèi)，過濾網(wǎng)的上面放有一層光滑卵石。在筒體底座的筒壁上部均設(shè)有四個出氣口接頭，在筒體底座的筒壁下部均設(shè)有四個出水口接頭。
文檔編號G01N15/08GK101358917SQ200810143109
公開日2009年2月4日 申請日期2008年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月27日
發(fā)明者丁德馨, 徐文平, 李廣悅, 猛 肖, 莫永剛, 翔 陳, 龍 饒 申請人:南華大學(xué)