[发明专利]用于承压水渗流模型的水循环沙槽试验装置

说明书

技术领域

本发明关于岩土工程、水文地质工程和水利工程实验装置领域，尤其涉及用于承压水渗流模型的水循环沙槽试验装置。

背景技术

渗流是水流在岩土空隙中的流动，渗流理论在水利、土建、给水排水、环境保护、地质、石油、化工等许多领域都有广泛的应用。沙槽模型试验是研究渗流过程的一种基本方法。对现有的渗流的研究虽有不少成果，但大多针对潜水层的渗流研究。对潜水层渗流的沙槽模拟，可研究稳定、非稳定条件下，土坝渗流、井渗流等工程问题。承压水作为地下水的一种贮存形态，常埋设于潜水层以下，其渗流过程有其特殊性。在深基坑工程、深部矿产开采工程中需深入了解承压含水层的渗流过程，但目前对于承压水渗流的研究有待进一步加强。

对于渗流沙槽模型试验，渗透水压力的测量是实验的一个主要工作。目前沙槽实验常用的水压力测量方法很多，且侧重点、使用条件及测量范围各不相同。主要有：测压管法(多用于稳定渗流)和埋置孔隙水压力计法(多用于非稳定渗流)等。对于流量的测量可用流量计读出。温度计可直接用于测量实验水温。在沙槽上设置导轨并装两侧沉降量的千分表可观测土体沉降。因上述测量手段和技术的成熟，所以本发明可以借助上述测量手段和成熟技术，以更好地发挥其实验研究作用。

发明内容

本发明针对现有实验研究中存在的不足和现今技术的发展，提供了一种用于承压水渗流模型的水循环沙槽试验装置，用于研究承压水的渗流特性。

承压含水层不同于潜水层，其上部有隔水顶板，下部有隔水底板，且水层水头高于隔水顶板。其渗流过程和渗透压力与潜水层有较大区别。承压含水层水压大，其内渗流流速快，渗流梯度较大。其内的水流运动，对土颗粒作用力大，土颗粒运移可能性增加，管涌和流土风险大，进而增加表层地面沉降风险，在基坑降水工程和深部矿产开发过程中，透水流砂风险增加。承压含水层渗流的这些特有的运动特征和潜在的工程风险，使得对于承压水渗流成为科学研究的重点问题，而对于承压水渗流模型试验装置的开发和改进为科学研究提供重要的支撑条件。

本发明用于承压水渗流模型的水循环沙槽试验装置可用于研究承压水中渗流特性、渗流稳定分析等，为相关专业领域的很多问题的实验研究提供很好的实验装置方案。

本发明使得实验研究更为方便、精确且更能反映实际情况。同时实验工作对于数模计算起到了很好的验证及对比作用。本发明可做的实验包括：(1)稳定渗流实验，研究常水头条件下，承压水层渗流特性及渗流稳定性问题；(2)非稳定渗流实验，研究水头下降条件下，承压水层渗流特性及渗流稳定性问题；(3)研究不同渗流边界，包括内在水流泥沙条件及外在边界条件以及渗流防护工程措施等，对上述两种实验的渗流场变化规律的影响。

本发明通过如下技术方案予以实现。

用于承压水渗流模型的水循环沙槽试验装置，包括入渗水槽、沙槽、出渗水槽、测压管、支承结构，其特征在于，所述入渗水槽通过连接件与所述沙槽相连，所述第一连接件上设置有的凹槽，所述凹槽内插放固定有所述入渗隔板，所述入渗隔板表面包裹第一防渗幕布；所述出渗水槽通过连接件与所述沙槽相连，所述第二连接件上设置的凹槽，所述凹槽内插放固定有所述出渗隔板，所述出渗隔板表面包裹第二防渗幕布，所述沙槽上部通过防水胶覆盖顶部盖板，所述沙槽两端通过防水胶与所述入渗隔板和所述出渗隔板相连，所述沙槽侧壁设置多个测压管，所述入渗水槽、所述沙槽、出渗水槽所述下面设置有支承结构。

优选地，所述连接件通过防水胶与所述入渗水槽和所述沙槽相连，所述连接件通过防水胶与所述出渗水槽和所述沙槽相连；

所述入渗水槽内有入流口和溢流口，所述溢流口和所述入流口通过溢流水管和入流水管与水箱相连，所述溢流水管设有第一阀门和第二阀门，所述入流水管上还设置水泵，所述水泵设置在所述第二阀门上端；

所述出渗水槽中设有出流口，所述出流口通过出流水管与所述水箱相连，所述出流水管上设有第三阀门。

所述出渗水槽中还设置抽水管，所述抽水管与所述水箱相连，所述抽水管尾端设置抽水泵。

优选地，所述溢流口和所述出流口所述采用可调节高度结构，所述可调节高度结构包括多段管段，多段管段通过螺纹结构连接；

所述溢流口可根据试验需求的承压高度设置溢流口高度，所述溢流口通过连接管段个不同数调节高度；

所述出流口可根据试验需求的出流水头高度设置出流口高度，所述出流口通过连接管段个不同数调节高度。

优选地，所述入渗隔板和所述出渗隔板上部开有圆孔。