[发明专利]一种多功能室内非饱和土雨水入渗模拟试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及到一种雨水入渗模拟试验装置，尤其涉及一种多功能室内非饱和土雨水入渗模拟试验装置。

背景技术

工程中常接触的第四纪土大多是低含水量土，其性状并不符合经典饱和土力学的原理和概念。多年来，相关领域的科研以及工程实践人员从不同方面对非饱和土的性质、性质的测定方法等投入了大量的精力并取得了丰硕的成果。然而，当水在非饱和土体中渗透时，水的渗透变化过程也伴随着非饱和土的吸力、渗透系数等发生着变化，且这些变化难以直接观测。然而使用室内模拟试验却可以有效地进行测定，它是非饱和土研究不可或缺的手段。所以，水在非饱和土体中的渗透试验对于非饱和土基础理论的研究和工程应用研究，特别是对入渗过程中非饱和土的物理力学参数的测定，无疑是非常重要的。

目前，大多数非饱和土渗透试验装置，其设备只能模拟稳态渗流情形，即只考虑向非饱和土试样中直接注水以实现水由高到低的渗透，模拟工况为水从饱和状态向非饱和状态渗透，这与雨水在土体中从高含水量的非饱和状态向低含水量的非饱和状态渗透存在显著著差异；此外，现有模拟试验设备并不能模拟不同强度的降雨及承压水在非饱和土中的渗透情况；再者，目前大多数非饱和土渗透试验装置采用的试验方式单一、所得数据代表性不强，不能很好地满足试验目的和要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是设计一种多功能室内非饱和土雨水入渗模拟试验装置，该装置可以模拟更加贴合实际工况的瞬态流；可以测定各类降雨工况或承压水升降导致的非饱和土渗流情况，并能够通过试验测定与数学计算相结合的方法定量计算各测点的相关渗透参数。

为实现上述目的，本发明是这样实现的，一种多功能室内非饱和土雨水入渗模拟试验装置，它包括流量计、喷头、排水板、实验装置平台、输水管、密闭供水箱、气压阀、加压泵、承压水容器、吸力计、土壤水分传感器、透水石、透水土工布、非饱和土试样、减震器、透水土工布二、长方体可拆卸式刚性护壁，其特征在于：实验装置平台的中部设有若干个透水孔，对应透水孔上的实验装置平台的上表面连有长方体可拆卸式刚性护壁，所述长方体可拆卸式刚性护壁的外壁设有若干个预留孔，所述对应透水孔上的实验装置平台的下表面连有承压水容器，所述长方体可拆卸式刚性护壁内自下而上依次设置有减震器、透水土工布二、非饱和土试样、透水土工布和透水石，正对透水石的上方连有喷头，所述长方体可拆卸式刚性护壁的预留孔布置吸力计和土壤水分传感器，所述喷头通过输水管连接密闭供水箱，所述承压水容器和密闭供水箱通过气压阀连接加压泵。

所述长方体可拆卸式刚性护壁的顶端一圈连有排水板，排水板的底端通过导流管连接集水容器。

所述输水管固定在可伸缩中空支架内，可伸缩中空支架的竖直固定在实验装置平台上。

所述减震器紧靠实验装置平台，减缓振动的目的在于防止装样击实时造成的过大振动或可能对试验平台造成的损害。

所述喷头上还设有流量计，流量可通过气压阀进行调整。

所述长方体可拆卸式刚性护壁、承压水容器与实验装置平台连接处都设有防漏水橡胶垫圈。

所述的长方体可拆卸式刚性护壁的槽体横截面为方形，可使非饱和土试样更加均匀，所述槽体较长面的高度为80-120cm。

喷头与可调高度的中空管内的输水管相连，输水管起始位置配置压力可调的增压泵，以便模拟不同的降雨工况。

所述吸力计、土壤水分传感器传输检测数据，以便实时地监测非饱和土体的渗透过程，并通过数据采集得到相关的渗透参数。同时可通过扩展其它传感器，实现对试样内部轴压、围压及轴向变形等参数的测量。

本发明采用上述技术方案之后，取得的有益效果包括：1.通过调节加压泵、流量控制阀，控制雨强与降雨历时实现对各类降雨工况的模拟；2.通过承压水控制系统，可以模拟因承压水升降或承压水压力变化造成的孔隙水自下而上渗透；3.可以实现对非饱和土渗透过程进行监测；4.实时测定非饱和土的渗透参数。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的俯视图。