[实用新型]一种用于模拟地下水渗流的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种用于模拟地下水渗流的实验装置。

背景技术

目前，随着城市建设进程的加快，城区内的建筑高度越来越大，基坑也越来越深，在开挖较深、地表有沉降有严格要求的基坑时，通常会采取坑内降水、坑外止水的措施，这样在坑内外就形成了一个水头差，当水头差达到一定程度且止水结构失效时，就会发生土体的渗透破坏。不仅影响施工进度，更有甚者会造成人员伤亡。造成了人民生命财产的损失。如何评价基坑及边坡发生渗透破坏的稳定性问题成为重要的课题。

在基坑工程中，由于常采用止水帷幕来降低发生渗透破坏的可能性，井点降水过程中坑底水位不断下降，以及水源补给条件的多样性，都会造成基坑工程或边坡工程中渗流场的分布有很大的不确定性、复杂性。因此会给渗流场的分析带来一定的困难。

土体发生渗透破坏的形式主要有管涌和流土两种类型。管涌是指土体中的细颗粒在渗流作用下沿着骨架颗粒孔隙通道的移动或流失，孔隙通道相互连通形成管路，进而发生更大的渗透破坏。

实用新型内容

鉴于上述情况，本实用新型提出的地下水渗流模型实验系统能对不同性质的基坑土体在降水、回灌，以及不同工况下的边坡工程进行渗流模拟，通过放置在不同位置处的压力传感器测得孔隙水压力，计算出压力水头，进行分析其渗流场，评价其稳定性。为基坑工程降水及边坡工程的渗透稳定等研究提供实验室数据和基础参数。

本实用新型为一种能模拟工程降水及边坡渗透破坏的实验装置，可模拟基坑土体受施工降水及自然降水影响的土体的沉降，模拟工程场地受地下水回灌，模拟地下水在均质、非均质土层中的渗流过程并验证达西定律，为工程降水及边坡工程稳定等研究提供实验室数据和基础参数。

本实用新型采取的技术方案是：

本实用新型的用于模拟地下水渗流的实验装置是由渗流装置、供水系统、排水系统、降水模拟系统和计算机监控系统组成；其中渗流装置是一个长方形的水槽，水槽的外周设有三道钢架外框，并且水槽的每个面都设有两根与钢架外框垂直的传力柱；水槽内部的两端各有一道隔板，将水槽分为供水区、渗透区和排水区；供水系统位于渗流装置的供水区一侧，通过管道与渗流装置连接；排水系统位于渗流装置的排水区一侧，通过管道与渗流装置连接；降水模拟系统位于渗流装置的渗透区的上方；计算机监控系统由计算机、传感器、百分表组成，传感器和百分表设置在渗透区中，通过线路与计算机连接。

渗透区被多道隔板分成不同的区，渗透区设有边坡卡条；渗透区的底部设有一个或一个以上的排水孔，渗透区中还设有监测井。

渗流装置的供水区一侧的外壁上设有进水孔。

供水系统用钢架支撑，钢架上端和下端分别用钢板连接；钢架中间设有带螺纹的升降杆和固定铁杆；带螺纹的升降杆和固定铁杆上设有供水箱和供水箱固定装置；供水水泵通过供水管路与供水箱连接。

供水箱和供水箱固定装置通过螺丝固定。

排水系统由设置在渗流装置中的水位控制系统和排水管路组成。

降水模拟系统由供水泵、供水管和杆状淋滤器组成，供水泵和杆状淋滤器通过供水管连接。

供水管连接一个或一个以上的杆状淋滤器，杆状淋滤器上设置间隔5mm直径为2mm的小孔。

渗流装置是有机玻璃的水槽，渗流装置下方设有角钢支座。

所述的主要渗流装置是完成各种模型试验的主要设备，由有机玻璃水槽做成，长边方向的两端面布置小孔，作为渗流时补给水源及排水用；隔板用来区分不同的功能分区；监测井用硬塑料做成，上布小孔，用来进行抽水试验或进行地下水回灌试验用。

所述的供水系统是补给土体进行渗透试验用水的设备，其通过可以调节高度的支架及设置在储水箱的排水孔来保证进行渗透试验的压力水头保持常量。

所述的排水系统是各种地下水相关试验过程中进行排水的装置。

所述的降雨模拟系统作用是用来模拟工程场地受降水影响土体沉降时的淋雨装置，淋喷器用硬塑料管做成，上均布着小孔，通过供水泵和阀门来调节降水量的大小，通过淋喷器来实现试验土体受降水的影响。

所述的计算机监控系统是本实验装置的数据采集系统，其通过设置在不同位置处的传感器和百分表，来测量土体在渗流作用下的侧向压应力的变化、孔隙水压力的变化以及地表的沉降。

所述的角钢支座作用是防止因水土压力导致玻璃水槽发生变形，起固定的作用。

实验装置各功能的实现通过以下方式设计：