一種水頭與滲流路徑可調(diào)節(jié)的土層滲流實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種巖土工程技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，特別是涉及一種用于土層滲流變形研究方向的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年我國(guó)地面沉降、地面塌陷等災(zāi)害頻發(fā)，對(duì)人民的生活生產(chǎn)造成了巨大的影響，引起了政府和學(xué)者們的重視，發(fā)現(xiàn)其主要原因多由于過渡抽取地下水導(dǎo)致的地下水位變動(dòng)，尤其在于有壓水頭條件下的滲流，目前的實(shí)驗(yàn)設(shè)備難以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)水頭大小，以更好地模擬實(shí)際調(diào)節(jié)，也往往只針對(duì)一種滲流方向，不便于調(diào)節(jié)，適用面較窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]目的:設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，用于開展土層滲流特性研究的實(shí)驗(yàn)裝置，并使該實(shí)驗(yàn)裝置能按需求定量調(diào)節(jié)土體內(nèi)水頭大小，以及有效地調(diào)節(jié)水的滲流路徑。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明一種水頭與滲流路徑可調(diào)節(jié)的土層滲透實(shí)驗(yàn)裝置，由主體模型箱與三個(gè)水頭調(diào)節(jié)箱通過三根連接導(dǎo)管連接而成，所述主體模型箱也可根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)單獨(dú)發(fā)揮作用。
[0005]所述主體模型箱為箱型結(jié)構(gòu)，內(nèi)部通過分隔板將內(nèi)部空間分隔為左側(cè)的進(jìn)水室、中間的填土室、右側(cè)的上出水室，以及位于填土室與上出水室二者下方的下出水室等四個(gè)箱室；相鄰箱室之間的隔板上有過水孔連通，且過水孔呈方形陣列排列，其間隙均勻；填土室內(nèi)有過水孔的隔板處都鋪設(shè)有透水石板，上出水室與下出水室之間隔板處的每個(gè)過水孔旁皆設(shè)有活動(dòng)式隔水橡膠塞，可塞住一旁的過水孔，也可打開;進(jìn)水室外側(cè)壁上方裝有進(jìn)水導(dǎo)流接頭，上出水室外側(cè)壁下方裝有上出水導(dǎo)流接頭，下出水室外側(cè)壁下方裝有下出水導(dǎo)流接頭，主體模型箱還配備一個(gè)可拆卸的填土室隔水密封蓋，蓋上裝有頂蓋導(dǎo)流接頭，以及一個(gè)可拆卸的進(jìn)水室密封蓋，一個(gè)可拆卸的上出水室密封蓋，并配備兩個(gè)隔水板，為一方形硬質(zhì)塑料板，一面黏接了與填土室兩側(cè)隔板上過水孔數(shù)量、位置、大小及排列相匹配的軟質(zhì)隔水橡膠塞，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要用以堵塞填土室與進(jìn)水室之間或與上出水室之間的隔板上的過水孔，也可不用。
[0006]所述水頭調(diào)節(jié)箱為上端開口、底部封口的柱形箱，箱壁上端設(shè)有一個(gè)進(jìn)水導(dǎo)流接頭，箱壁下端裝有一個(gè)弓I流導(dǎo)流接頭和一個(gè)出水導(dǎo)流接頭。
[0007]所述連接導(dǎo)管采用PVC水管，其兩端均可連接導(dǎo)流接頭或節(jié)流閥，并保證連接后滿足防漏要求。
[0008]所述主體模型箱的頂蓋導(dǎo)流接頭、進(jìn)水導(dǎo)流接頭、上出水導(dǎo)流接頭、下出水導(dǎo)流接頭，以及水頭調(diào)節(jié)箱的進(jìn)水導(dǎo)流接頭、引流導(dǎo)流接頭、出水導(dǎo)流接頭均為鋼制的短圓管，一端連接在箱壁上，另一端有內(nèi)螺紋，可安裝節(jié)流閥，也可拆卸。
[0009]所述主體模型箱的填土室、進(jìn)水室、上出水室的上端開口處內(nèi)側(cè)各用膠結(jié)劑黏結(jié)了一個(gè)隔水橡膠墊圈，可使隔水密封蓋與模型箱緊密貼合。
[0010]所述主體模型箱的正面箱壁為有機(jī)玻璃板，有機(jī)玻璃板上自底部至頂部蝕刻有標(biāo)準(zhǔn)刻度，可測(cè)量箱室內(nèi)土層厚度或水位高度，且有機(jī)玻璃箱壁外圍設(shè)有“王”字狀鋼制限位護(hù)欄，可限制有機(jī)玻璃箱壁的變形，其余側(cè)面的箱壁與內(nèi)部隔板均為鋼板拼裝焊接制成;下出水室內(nèi)部設(shè)有三塊支撐板，用以限制填土室底板變形，支撐板也上鉆有過水孔。
[0011 ]所述水頭調(diào)節(jié)箱材質(zhì)為有機(jī)玻璃，有機(jī)玻璃箱壁自底部至頂部蝕刻有標(biāo)準(zhǔn)的刻度，且以底部為零點(diǎn)，可測(cè)量箱內(nèi)水位高度。
[0012]所述活動(dòng)式隔水橡膠塞由一個(gè)端固定的不銹鋼制轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)件與一個(gè)隔水橡膠塞連接構(gòu)成，通過轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)件，可以將隔水橡膠塞塞住一旁的過水孔，或?qū)⒏羲鹉z塞從過水孔中取出。
[0013]所述主體模型箱和三個(gè)水頭調(diào)節(jié)箱的連接方式為:主體模型箱的進(jìn)水導(dǎo)流接頭與第一個(gè)水頭調(diào)節(jié)箱的引流導(dǎo)流接頭通過一根連接導(dǎo)管連接，主體模型箱的頂蓋導(dǎo)流接頭與第二個(gè)水頭調(diào)節(jié)箱的引流導(dǎo)流接頭通過一根連接導(dǎo)管連接，主體模型箱的上出水導(dǎo)流接頭或下出水導(dǎo)流接頭與第三個(gè)水頭調(diào)節(jié)箱的引流導(dǎo)流接頭通過一根連接導(dǎo)管連接。
[0014]本發(fā)明的使用方法如下:1、當(dāng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的水位高度及變化幅度在主體模型箱高度范圍內(nèi)時(shí)，可單獨(dú)使用主體模型箱，并且此時(shí)無需模型箱頂部的三個(gè)可拆卸隔水密封蓋，只在填土室里按照實(shí)驗(yàn)要求填筑土層，埋設(shè)相應(yīng)測(cè)試儀器，并按實(shí)驗(yàn)要求在主體模型箱的進(jìn)水室和上出水室內(nèi)注水至指定高度，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0015]2、在主體模型箱上的進(jìn)水導(dǎo)流接頭、上出水導(dǎo)流接頭、下出水導(dǎo)流接頭、頂蓋導(dǎo)流接頭上各安裝一個(gè)節(jié)流閥，進(jìn)水導(dǎo)流接頭、頂蓋導(dǎo)流接頭處安裝的節(jié)流閥用于控制進(jìn)水流速和流量，上出水導(dǎo)流接頭、下出水導(dǎo)流接頭處安裝的節(jié)流閥用于控制出水流速和流量，并根據(jù)蝕刻在有機(jī)玻璃箱壁上的刻度校對(duì)水位，在無需對(duì)水位變化精確控制時(shí)也可打開進(jìn)水室、填土室或上出水室頂部的隔水密封蓋直接注水，快速接近試驗(yàn)要求的水位高度;水流可通過室間中隔板上的過水孔和透水石板在各個(gè)箱室之間流動(dòng)，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水導(dǎo)流接頭、上出水導(dǎo)流接頭、下出水導(dǎo)流接頭三處的節(jié)流閥進(jìn)、出水使得填土室土體兩側(cè)的水位達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
[0016]3、當(dāng)單獨(dú)使用主體模型箱且實(shí)驗(yàn)要求水在填土室中的土體中水平滲流時(shí)，先打開上出水室的隔水密封蓋，將上出水室和下出水室之間的過水孔用旁邊的活動(dòng)式隔水橡膠塞封死，并固定好，然后關(guān)閉下出水導(dǎo)流接頭處安裝的節(jié)流閥，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水導(dǎo)流接頭處安裝的節(jié)流閥，或頂蓋導(dǎo)流接頭處安裝的節(jié)流閥調(diào)節(jié)出水流速和流量，從而在填土室土體兩側(cè)產(chǎn)生水位差并產(chǎn)生水頭，可使得水在土體中自進(jìn)水室和上出水室之間水平滲流。
[0017]4、當(dāng)單獨(dú)使用主體模型箱且實(shí)驗(yàn)要求水在填土室中的土體中豎向滲流時(shí)，先安裝并密封好填土室的可拆卸隔水密封蓋，打開進(jìn)水室與上出水室的隔水密封蓋，將上出水室和下出水室之間的過水孔用旁邊的活動(dòng)式隔水橡膠塞堵塞，并用隔水板將進(jìn)水室與填土室、上出水室與填土室之間隔板上的過水孔一一堵塞，并固定好，然后將出水導(dǎo)流接頭處安裝的節(jié)流閥關(guān)閉，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水導(dǎo)流接頭處安裝的節(jié)流閥調(diào)節(jié)，或頂蓋導(dǎo)流接頭處安裝的節(jié)流閥出水，從而在填土室土體上下方產(chǎn)生水頭，就使得水在土體中在進(jìn)水室和下出水室之間豎向滲流。
[0018]5、當(dāng)單獨(dú)使用主體模型箱且實(shí)驗(yàn)要求水在填土室中的土體中二維滲流時(shí)，不堵塞任何過水孔，并使之保持通暢，然后關(guān)閉上出水導(dǎo)流接頭處安裝的節(jié)流閥，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水導(dǎo)流接頭處安裝的節(jié)流閥，或下出水導(dǎo)流接頭處安裝的節(jié)流閥調(diào)節(jié)出水，在填土室土體豎向和水平均產(chǎn)生水頭，就使得水在土體中做既可以水平滲流，也可以豎向滲流的二維流動(dòng)。
[0019]6、當(dāng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的水位高度及變化幅度大于主體模型箱自身高度范圍時(shí)，主體模型箱需要與三個(gè)水頭調(diào)節(jié)箱連接起來形成一個(gè)系統(tǒng)以共同發(fā)揮作用，首先將三個(gè)水頭調(diào)節(jié)箱放至于設(shè)計(jì)高度，再向填土室內(nèi)按實(shí)驗(yàn)要求填筑土層，在埋設(shè)相應(yīng)測(cè)試儀器后，分別蓋上進(jìn)水室、填土室、上出水室的隔水密封蓋，并用隔水密封膠做好密封，然后連接導(dǎo)管將主體模型箱的進(jìn)水導(dǎo)流接頭、頂蓋導(dǎo)流接頭分別與兩個(gè)不同的水頭調(diào)節(jié)箱的引流導(dǎo)流接頭連接，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的滲流路徑要求，選擇性地將主體模型箱的上出水導(dǎo)流接頭或下出水導(dǎo)流接頭用連接導(dǎo)管與第三個(gè)水頭調(diào)節(jié)箱的引流導(dǎo)流接頭連接。
[0020]7、分別將三個(gè)水頭調(diào)節(jié)箱內(nèi)通過連接導(dǎo)管與主體模型箱連接后，水在水頭調(diào)節(jié)箱和主體模型箱之間可以通過連接導(dǎo)管自由流動(dòng)，在水頭調(diào)節(jié)箱的進(jìn)水導(dǎo)流接頭和出水導(dǎo)流接頭處安裝節(jié)流閥，通過調(diào)節(jié)水頭調(diào)節(jié)箱上的進(jìn)水導(dǎo)流接頭處安裝的節(jié)流閥調(diào)節(jié)進(jìn)水流量和流速，通過水頭調(diào)節(jié)箱的出水導(dǎo)流接頭處安裝的節(jié)流閥調(diào)節(jié)出水流量和流速，以及通過改變水頭調(diào)節(jié)箱與主體模型箱之間的高度差，可使得主體模型箱內(nèi)填土室中土體所受的水壓和水頭按實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。
[0021 ] 8、當(dāng)主體模型箱與水頭調(diào)節(jié)箱相連接使用時(shí)，控制水在填土室內(nèi)土體中的滲流路徑的方法與步驟3、4、5中主體模型箱單獨(dú)使用時(shí)的操作方法基本一致，僅將控制進(jìn)、出水的主體模型箱上的節(jié)流閥改換為連接了該處的水頭調(diào)節(jié)箱上的相應(yīng)導(dǎo)流接頭處安裝的節(jié)流閥。
[0022]本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn):裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，材料和零配件易于獲取，成本低廉，制作方便，且可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求制作成不同尺寸的型號(hào)。
[0023]通過選擇性堵塞或打開主體模型箱內(nèi)隔板上的過水孔，以及選取主體模型箱上恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)流接頭進(jìn)、出水，可以方便且快捷地控制實(shí)驗(yàn)土體中的水流滲流路徑，滿足不同的研究需求，節(jié)省實(shí)驗(yàn)設(shè)備開支。
[0024]裝置的主體模型箱自身可在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)填土室內(nèi)實(shí)驗(yàn)土體的靜水壓力和水頭，也可將主體模型箱與水頭調(diào)節(jié)箱連接構(gòu)成系統(tǒng)，通過調(diào)整水頭調(diào)節(jié)箱與主體模型箱之間的相對(duì)高度，以及調(diào)節(jié)水頭調(diào)節(jié)箱內(nèi)的水位和變化速率來在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)土體的靜水壓力和水頭，相比此類的傳統(tǒng)裝置，其適用性更好。
[0025]裝置的主體模型箱一側(cè)箱壁與水頭調(diào)節(jié)箱的材質(zhì)為透明有機(jī)玻璃，并蝕刻有刻度，便于確定水位高度，也便于觀測(cè)填土室內(nèi)的實(shí)驗(yàn)土體的變化。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明水頭與滲流路徑可調(diào)節(jié)的土層滲流實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。
[0027]圖2為主體模型箱結(jié)構(gòu)及配件示意圖。
[0028]圖3為主體模型箱安裝隔水密封蓋后的內(nèi)部剖視圖。
[0029]圖4為水頭調(diào)節(jié)箱示意圖。
[0030]圖5為隔水板側(cè)面示意圖。
[0031 ]圖6為活動(dòng)式隔水橡膠塞示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施情況，以主體模型箱連接