[发明专利]样品池尺寸可调的岩土介质水平渗流模拟装置

说明书

本发明广泛适用于气体、液体介质在岩土介质中的渗流行为研究以及溶质在岩土介质中的迁移行为研究等领域，为样品池尺寸可调的岩土介质水平渗流模拟装置，装置两端各设有一个样品基座；基座中心通过旋塞接头将气体或液体进样管固定在基座中心内；装置分别有前、后两个不锈钢材质底座；底座中心附近设有进气管接口，筒体内部通过进气管接口与气体钢瓶；装置前、后两端各有一个不锈钢密封帽，其顶部设有气体或液体进样管，帽檐底部内侧加工有与第一凹槽相匹配的轴肩，帽檐上均匀刻有四个第六螺纹孔；密封帽套在基座外围并紧密固定于底座上。本发明使用方便，结果可靠。

技术领域

本发明涉及一种样品池尺寸可调的岩土介质水平渗流模拟装置，广泛适用于气体、液体介质在岩土介质中的渗流行为研究以及溶质在岩土介质中的迁移行为研究等领域。

背景技术

气体和液体在岩土介质中的渗流是自然界中的常见现象。除此之外，通常溶液中的溶质还会随着液体的渗流在岩土中运移。因此，无论是岩土介质中的渗流还是溶质在岩土介质中的运移都是人们普遍关注的基础性研究课题。许多科研工作者希望通过实验模拟来弄清岩土介质中的渗流发生机制和溶质运移机制，以便控制岩土介质中的渗流行为和溶质运移行为，更好地满足人们生产生活需求。

传统上对于岩土介质中的渗流研究采用的实验装置是刚性壁或柔性壁渗透仪。采用刚性壁渗透仪时样品池大小固定且需要防止岩土样品与仪器器壁之间优先流的发生，然而当气体或液体进样端渗透压力较大时这一过程往往难以避免，造成实验结果与实际情况相差较大。柔性壁渗透仪克服了刚性壁渗透仪的这一缺点，它采用柔性膜将岩土样品外围包裹，实验时用气体或者液体围压将柔性膜紧紧地贴合在岩土样品外壁，避免了优先流的发生。通常在柔性壁渗透仪中岩土样品竖直放置于渗透室内，渗流可垂直于样品自上向下进行或者自下向上进行。一般情况下，不管渗流方向如何，重力对渗流的影响都可以忽略。然而，根据文献研究，当溶质随水流在饱和多孔岩土介质中垂直运移时，由于重力的影响，水流渗流方向不同，溶质运移行为不同，而且渗流速度越小，重力对溶质运移行为的影响越大。由此可见，采用这种装置时，重力本身对实验过程的影响不可忽略，增加了实验结果的不确定性。另一方面，对于柔性壁渗透仪，为保证其中实验的顺利进行，要求在制作岩土介质样品时必须保证样品两段齐整，以便岩土样品两端与渗透仪上下两端的进样端口和流出端口严密贴合，因此对于岩土样品的制作要求较高，尤其对于花岗岩等硬度较大的岩土样品来说实验室加工难度较大。

因此，需要对传统的岩土样品渗流实验装置进行改进，减小重力对渗流及溶质运移行为的影响，同时降低制样要求，操作方便。

发明内容

发明目的：本发明的目的是建立一种样品池尺寸可调的岩土介质水平渗流模拟装置，使用方便，结果可靠。

技术方案：包括聚四氟乙烯基座、聚四氟乙烯夹具、有机玻璃筒体、不锈钢底盘和不锈钢密封帽五个主体结构；装置两端各设有一个样品基座；基座呈T形圆柱状，基座柱体下部外围刻有外螺纹且穿过装置底板上的第一螺纹孔固定在装置底盘上；基座中心也刻有一定深度的第二螺纹孔，通过旋塞接头将气体或液体进样管固定在基座中心内；基座采用聚四氟乙烯材质；装置分别有前、后两个不锈钢材质底座；底座中心设有第三螺纹孔，第三螺纹孔与基座柱体下部相匹配而共同固定基座，底座上表面中心设有的第四螺纹孔周围刻有的第一凹槽及均匀分布的四个第五螺纹孔共同固定密封帽，底座下表面刻有第二凹槽，第二凹槽安放有机玻璃筒体，底座中心附近设有进气管接口，筒体内部通过进气管接口与气体钢瓶；在底座边缘附近的圆周上均匀刻有六个直径为1cm的圆孔；六根直径为1cm的螺杆分别穿过一个圆孔将底座和筒体紧密固定；装置前、后两端各有一个不锈钢密封帽，其顶部设有气体或液体进样管，帽檐底部内侧加工有与第一凹槽相匹配的轴肩，帽檐上均匀刻有四个第六螺纹孔；密封帽套在基座外围并紧密固定于底座上。

本发明整个装置包括聚四氟乙烯基座、聚四氟乙烯夹具、有机玻璃筒体、不锈钢底盘和不锈钢密封帽五个主体结构。