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原文传递不同渗透梯度下分层砂迁移过程的渗透测量装置及方法

专利名称：	不同渗透梯度下分层砂迁移过程的渗透测量装置及方法
摘要：	本发明公开了不同渗透梯度下分层砂迁移过程的渗透测量装置及方法，该装置主要结构包括给水系统、试样渗透室、水头测量系统和流量测量系统；给水系统主要包括抽水泵、给水阀、水管、流量控制阀、蓄水仓、安全泄压阀；试样渗透室主要包括亚克力盖板、O型密封圈、透水石、500目滤网、螺栓、有机玻璃管；水头测量系统主要包括PVC软管、膜盒水压力表、快插接头；所述流量测量系统主要包括自动排气阀、支撑网格、常压蓄水仓、水管、止水阀、转子流量计。本发明装置可模拟不同条件下的砂土渗流试验，同时可满足对管涌、渗透变形、渗透破坏的实验研究及其它岩土工程中的砂土渗流试验的要求，特别适用于梯度变化水压条件下分层砂样的渗流试验。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中南大学
发明人：	董涛;刘智振;刘涛影;郭伟韬;万杰;周罕;雍伟勋;曹平;张向阳;曹日红;桂荣;蒲成志;孟京京;王飞;林奇斌
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910321521.X
公开号：	CN109975192A
代理机构：	北京中济纬天专利代理有限公司
代理人：	郭普堂
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	410006 湖南省长沙市岳麓山左家垅
主权项：	1.一种测量不同渗透梯度下分层砂迁移过程的渗透测量装置，其特征在于，包括试样渗透室、为试样渗透室提供压力水的给水系统、水头测量系统、流量测量系统；所述试样渗透室包括若干串联的有机玻璃管，有机玻璃管内盛放砂样，试样渗透室的顶端口由盖板封闭，底端口与流量测量系统连接；所述流量测量系统包括自动排气阀、支撑网格、常压蓄水仓、水管、止水阀、转子流量计，常压蓄水仓与有机玻璃管连接，支撑网格将砂样、常压蓄水仓隔离，自动排气阀设置在常压蓄水仓侧壁并将常压蓄水仓与外界连通，转子流量计一端通过水管与常压蓄水仓连接，另一端与止水阀连接；所述盖板设有进水口，给水系统与进水口连接，所述试样渗透室的侧壁开设有若干测压孔，水头测量系统包括膜盒水压力表，膜盒水压力表与测压孔连接。 2.根据权利要求1所述的一种测量不同渗透梯度下分层砂迁移过程的渗透测量装置，其特征在于，所述试样渗透室的顶端口还设有透水石、滤网，透水石盛放在滤网中，滤网设置在砂样与盖板之间，透水石设置在滤网与盖板之间，所述滤网为500目滤网。 3.根据权利要求1所述的一种测量不同渗透梯度下分层砂迁移过程的渗透测量装置，其特征在于，所述若干有机玻璃管的内外径相同，有机玻璃管之间通过法兰、螺栓连接，法兰套设在有机玻璃管外壁，所述若干有机玻璃管之间连接处设有O型密封圈。 4.根据权利要求1所述的一种测量不同渗透梯度下分层砂迁移过程的渗透测量装置，其特征在于，所述盖板为亚克力盖板，盖板与有机玻璃管通过螺栓连接，连接处设有O型密封圈。 5.根据权利要求1所述的一种测量不同渗透梯度下分层砂迁移过程的渗透测量装置，其特征在于，所述给水系统包括抽水泵、给水阀、水管、流量控制阀、蓄水仓、安全泄压阀，所述抽水泵通过水管与蓄水仓连接，水管上设有给水阀、流量控制阀，所述蓄水仓通过水管与盖板的进水口连接，且二者之间的水管上设有流量控制阀，所述安全泄压阀与蓄水仓连接。 6.根据权利要求1所述的一种测量不同渗透梯度下分层砂迁移过程的渗透测量装置，其特征在于，所述测压孔设有用于阻挡砂样流出的500目滤网。 7.根据权利要求1所述的一种测量不同渗透梯度下分层砂迁移过程的渗透测量装置，其特征在于，所述水头测量系统还包括PVC软管、快插接头，PVC软管一端与测压孔连接，另一端与快插接头连接，膜盒水压力表与快插接头连接。 8.根据权利要求1所述的一种测量不同渗透梯度下分层砂迁移过程的渗透测量装置，其特征在于，所述常压蓄水仓呈槽状，槽口内外径与有机玻璃管内外径一致，且槽口设有用于安装支撑网格的凹槽，所述支撑网格与砂样之间设有透水石，透水石靠近砂样的一面覆盖有500目滤网。 9.根据权利要求8所述的一种测量不同渗透梯度下分层砂迁移过程的渗透测量装置，其特征在于，所述常压蓄水仓为透明亚克力材料制成，所述转子流量计与常压蓄水仓之间的水管上设有止水阀，所述常压蓄水仓与有机玻璃管连接处设有O型密封圈，常压蓄水仓的槽口设有匹配O型密封圈的凹槽。 10.如权利要求1-9任一所述测量不同渗透梯度下分层砂迁移过程的渗透测量装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，准备粒径不同的砂样并标号，架立好常压蓄水仓，有机玻璃管与常压蓄水仓连接好，并将支撑网格、透水石安装在连接处，用法兰盘、螺栓、O型密封圈将有机玻璃管与常压蓄水仓连接，步骤2，按照标号顺序在有机玻璃管中逐级分层装填砂样，每装填好一节有机玻璃管，用法兰盘、螺栓、O型密封圈将新一节有机玻璃管连接上，再继续装填；装填好最后一节的砂样后，抹平顶端砂样表面，嵌入透水石，并通过法兰盘、O型密封圈、螺栓将有机玻璃管与顶部的亚克力盖板密闭联接；步骤3，将给水系统、水头测量系统、流量测量系统依次连接后，关闭止水阀、关闭蓄水仓的出水口流量控制阀，打开蓄水仓的进水口流量控制阀和安全泄压阀，抽水泵向蓄水仓内注入渗流液体，待蓄水仓蓄满水后，关闭安全泄压阀，打开出水口的流量控制阀，使液体以较低流速进入试样渗透室；步骤4，液体逐渐充满整个系统，直至整个系统内空气排净，自动排气阀关闭，重新调整给水系统中的进水口流量控制阀和出水口流量控制阀，使进水口的流量大于入水口的流量，步骤5，打开所述止水阀，待膜盒水压力表和转子流量计的示数稳定后，开始记录读数，从膜盒水压力表上直接读取水头高度示数H，在转子流量计上读取流量Q，间隔相同时间t后再次读取对应的数据；步骤6，渗流试验完成后，根据统计数据计算渗透系数k，计算公式为式中，k为渗透系数； Q为渗流量； l为水力坡降； ΔH为水头高差； F为与渗流方向垂直的截面积； t为渗流时间；步骤7，渗流试验结束后进行颗粒迁移试样研究，断开试样渗透室与给水系统的管道，拆除试样渗流室下方的常压蓄水仓，逐级拆分试样渗透室，通过试样顶升装置将砂样从有机玻璃管中顶出，并采用高清相机记录每层砂样的剖面，用MATLAB对拍摄的照片进行后续处理，进而得到颗粒迁移的研究结果。
所属类别：	发明专利