一種水位可控式滲流模型試驗(yàn)箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種巖土工程滲流測(cè)試裝置，具體涉及一種水位可控式滲流模型試驗(yàn)箱，屬于巖土工程測(cè)試儀器制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]土的滲透變形是巖土工程研宄的重要問(wèn)題之一，按照滲透水流引起的局部破壞特征，土的滲透變形分為流土和管涌?jī)煞N基本型式。流土主要發(fā)生在地基或者土壩下游滲流逸出處，管涌主要發(fā)生在砂礫中。目前，室內(nèi)試驗(yàn)中普遍用計(jì)算機(jī)程序?qū)α魍梁凸苡楷F(xiàn)象進(jìn)行簡(jiǎn)單的模擬，還沒(méi)有一個(gè)較好的方法把流土和管涌現(xiàn)象真實(shí)的呈現(xiàn)出來(lái)，無(wú)法形象的再現(xiàn)跟工程相關(guān)的一些常見(jiàn)的因滲流引起的工程破壞，比如基坑開(kāi)挖涌水涌砂現(xiàn)象，土壩滲水流土、管涌現(xiàn)象，河堤下游覆蓋層下流砂涌出等現(xiàn)象。
[0003]水流在滲流場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)通常用流網(wǎng)表示。流網(wǎng)是在滲流場(chǎng)內(nèi)由流線和等勢(shì)線正交組成的網(wǎng)格，流線是指水沿水頭(水位)降低方向運(yùn)動(dòng)的軌跡，在穩(wěn)定流中軌跡上任一點(diǎn)的切線與此點(diǎn)的流動(dòng)方向相重合；在各向同性介質(zhì)中，等勢(shì)線是與流線相互正交的等水位線。流網(wǎng)可以反映水在滲流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方向以及流動(dòng)速度，流線愈密集，表明該處的水力坡降愈大，滲透速度也愈大；流線愈稀疏，則水力坡降愈小，流速也愈小。目前，人們通常用解析法，數(shù)值法和電擬法來(lái)繪制流網(wǎng)，但是這些方法比較復(fù)雜，不能在試驗(yàn)中進(jìn)行形象的模擬。
[0004]土的孔隙比也是土的物理性質(zhì)的重要指標(biāo)，目前，對(duì)于孔隙比的確定是根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定的指標(biāo)換算的，傳統(tǒng)的方法主要有經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法、水銀壓入法、圖像處理法以及液體石蠟法，經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法不能夠排除土層之間水的體積，會(huì)過(guò)高的估計(jì)孔隙率；水銀壓入法由于水銀比較昂貴，而且會(huì)對(duì)人體造成不必要的傷害，既不經(jīng)濟(jì)也不太安全；圖像處理法雖然可以較為直觀的觀測(cè)土的孔隙結(jié)構(gòu)，能準(zhǔn)確測(cè)定出孔隙比，但測(cè)量設(shè)備昂貴；液體石蠟法雖然比較經(jīng)濟(jì)，但是測(cè)量過(guò)程比較繁瑣，需要多次稱(chēng)重，而且在酒精燈灼熱并冷卻環(huán)節(jié)不能確定顆粒間殘余水分被完全除去，會(huì)導(dǎo)致一定誤差。對(duì)于孔隙比的測(cè)定，目前仍沒(méi)有較好的方法供人們選擇。
[0005]滲透系數(shù)亦是土力學(xué)的基本力學(xué)指標(biāo)之一，目前，測(cè)定滲透系數(shù)的儀器和方法有很多，按照試驗(yàn)原理，可分為常水頭和變水頭試驗(yàn)兩類(lèi)，對(duì)于透水性強(qiáng)的無(wú)粘性土一般用常水頭試驗(yàn)，對(duì)于粘性土而言，則要用變水頭試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。但無(wú)論是常水頭還是變水頭試驗(yàn)，現(xiàn)有的滲流儀器裝置，功能單一，且對(duì)測(cè)試土樣的尺寸限定較嚴(yán)格，對(duì)原狀土?xí)a(chǎn)生擾動(dòng)效應(yīng)，測(cè)試精度不高。同時(shí)，該類(lèi)型儀器裝置的滲徑固定，且很難獲得較大范圍的水力坡降。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種水位可控式滲流模型試驗(yàn)箱，可以進(jìn)行滲流場(chǎng)流網(wǎng)模擬試驗(yàn)；該儀器可以觀測(cè)土體滲透變形、觀測(cè)流土、管涌及突涌現(xiàn)象；該儀器還可測(cè)量土的滲透系數(shù)，并量測(cè)不同土體水力坡降和滲流速度的關(guān)系。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種水位可控式滲流模型試驗(yàn)箱，包括雙室容器、進(jìn)排水系統(tǒng)和底座；所述雙室容器包括容器箱、中間隔板；所述容器箱中部開(kāi)有內(nèi)槽，所述中間隔板通過(guò)內(nèi)槽安裝在容器箱內(nèi)，在容器箱頂部與中間隔板的結(jié)合處安裝兩個(gè)夾子，在所述內(nèi)槽和中間隔板之間設(shè)置一層海綿墊，保證密封性；所述進(jìn)排水系統(tǒng)包括頂進(jìn)水孔，移動(dòng)排水裝置，體變管，下排水孔，底排水孔；所述頂進(jìn)水孔安裝在所述容器箱右側(cè)的頂部，所述移動(dòng)排水裝置安裝在容器箱的左右兩側(cè)，所述體變管安裝在容器箱的右側(cè)，所述體變管下端連接下排水孔，在所述容器箱右室的底板中心開(kāi)設(shè)底排水孔；在頂進(jìn)水孔，下排水孔和底排水孔上分別裝有閥門(mén)，在下排水孔和底排水孔與容器箱的內(nèi)壁交接處貼有濾砂層；所述底座包括框架、角鋼和支架，所述角鋼和支架固定在框架的四角上。
[0009]所述移動(dòng)排水裝置包括移動(dòng)排水孔，鋼片和鋼片盒，所述移動(dòng)排水孔安裝在鋼片上，所述排水孔與鋼片間空隙用硅膠密封，移動(dòng)排水孔上安裝有閥門(mén)，在移動(dòng)排水孔與容器箱的內(nèi)壁交接處貼有濾砂層；兩個(gè)鋼片盒分別安裝在容器箱的頂端和底端，鋼片盒上安裝旋桿，所述鋼片通過(guò)旋桿卷進(jìn)上下鋼片盒內(nèi)；在容器箱左側(cè)壁中間位置和右側(cè)壁中間位置開(kāi)有豎向開(kāi)口，在豎向開(kāi)口的外側(cè)設(shè)置有外槽，所述鋼片通過(guò)外槽安裝在豎向開(kāi)口的外側(cè)，在鋼片外附有一層塑膠膜，在鋼片和外槽之間設(shè)置一層海綿墊，保證密封性。
[0010]所述容器箱、中間隔板和外槽材質(zhì)為有機(jī)玻璃。
[0011]在容器箱外表面與中間隔板接觸的位置設(shè)有刻度。
[0012]在底座的框架寬度方向有兩個(gè)凹孔，使得鋼片盒穿過(guò)底座。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的優(yōu)點(diǎn):
[0014]本實(shí)用新型試驗(yàn)箱主體采用有機(jī)玻璃材質(zhì)，制作工藝簡(jiǎn)單；儀器中間增加活動(dòng)隔板和移動(dòng)排水裝置，可改變水流滲徑長(zhǎng)度以及左右兩側(cè)水頭差。使用該儀器不僅可以用于模擬水在滲流場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行滲流場(chǎng)流網(wǎng)模擬試驗(yàn)，觀測(cè)土體滲透變形、流土、管涌等現(xiàn)象，還可測(cè)量土的滲透系數(shù)及發(fā)生流土?xí)r的孔隙比，并量測(cè)不同土體水力坡降和滲流速度的關(guān)系。該裝置功能齊全，構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作方便，測(cè)試精度高。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型水位可控式滲流模型試驗(yàn)箱正面圖。
[0016]圖2為水位可控式滲流模型試驗(yàn)箱左側(cè)面圖。
[0017]圖3為水位可控式滲流模型試驗(yàn)箱右側(cè)面圖。
[0018]圖4為水位可控式滲流模型試驗(yàn)箱俯視圖。
[0019]圖5為水位可控式滲流模型試驗(yàn)箱底部仰視圖。
[0020]圖6為水位可控式滲流模型試驗(yàn)箱底座圖。
[0021]圖7為圖2、圖3中左右移動(dòng)排水裝置的詳圖。
[0022]圖8為移動(dòng)隔板和儀器壁結(jié)合位置的俯視詳圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖所示，對(duì)本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】做以下說(shuō)明。
[0024]如圖1至圖8所示，一種水位可控式滲流模型試驗(yàn)箱，包括雙室容器、進(jìn)排水系統(tǒng)和底座20 ;所述雙室容器包括容器箱19、中間隔板3 ;所述容器箱19中部開(kāi)有內(nèi)槽13，所述中間隔板3通過(guò)內(nèi)槽13安裝在容器箱19內(nèi)，在容器箱19頂部與中間隔板3的結(jié)合處安裝兩個(gè)夾子11，在所述內(nèi)槽13和中間隔板3之間設(shè)置一層海綿墊12，保證密封性；所述進(jìn)排水系統(tǒng)包括頂進(jìn)水孔7，移動(dòng)排水裝置23，體變管8，下排水孔21，底排水孔6 ;所述頂進(jìn)水孔7安裝在所述容器箱19右側(cè)的頂部，所述移動(dòng)排水裝置23安裝在容器箱19的左右兩側(cè)，所述體變管8安裝在容器箱19的右側(cè)，所述體變管8下端連接下排水孔21，在所述容器箱19右室的底板中心開(kāi)設(shè)底排水孔6 ;在頂進(jìn)水孔7，下排水孔21和底排水孔6上分別裝有閥門(mén)14，在下排水孔21和底排水孔6與容器箱19的內(nèi)壁交接處貼有濾砂層2 ;所述底座20包括框架15、角鋼17和支架16，所述角鋼17和支架16固定在框架15的四角上。
[0025]所述移動(dòng)排水裝置23包括移動(dòng)排水孔1，鋼片10和鋼片盒4，所述移動(dòng)排水孔I安裝在鋼片10上，所述排水孔I與鋼片10間空隙用硅膠密封，移動(dòng)排水孔I上安裝有閥門(mén)4，在移動(dòng)排水孔I與容器箱19的內(nèi)壁交接處貼有濾砂層2 ;兩個(gè)鋼片盒4分別安裝在容器箱19的頂端和底端，鋼片盒4上安裝旋桿18，所述鋼片10通過(guò)旋桿18卷進(jìn)上下鋼片盒4內(nèi)；在容器箱19左側(cè)壁中間位置和右側(cè)壁中間位置開(kāi)有豎向開(kāi)口，在豎向開(kāi)口的外側(cè)設(shè)置有外槽9，所述鋼片10通過(guò)外槽9安裝在豎向開(kāi)口的外側(cè)，在鋼片10外附有一層塑