[发明专利]一种多功能渗流实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验装置，尤其是一种适用于测定不同材料和不同倾角下的渗透系数的多功能渗流实验装置。

背景技术

实验设备和技术的不断革新推动了岩土力学和流体力学的快速发展。很多专家和学者致力于渗流及其对于岩体影响方面的研究，并设计了种类多样的实验设备，但是这些设备多数是竖直放置，能准确、高效测定水在一定长度材料层中的渗流情况，并获取水力梯度和渗流压力等参数，但是实验的准确程度受到材料层填充均匀程度的限制，而且无法测定不同倾角时的渗透力，也无法同时测定不同粒径材料层的复合渗透效应，更无法模拟地层渗透效应，因此，有必要设计一种能够测定不同材料和不同倾角下的渗透系数的实验装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种结构简单、测试准确、可测定不同材料在不同倾角渗透力的多功能渗流实验装置。

为实现上述目的，本发明的多功能渗流实验装置，包括一个可伸缩的三角架、倾斜设在三角架上的槽型钢，槽型钢倾的下端口处设有挡板，挡板上布有若干渗水孔，槽型钢开放面设有机玻璃板，机玻璃板上间隔开凿有一排测压圆孔，每个测压圆孔上均设有一个可转动角度的L型水管，L型水管随槽型钢角度变化转动角度，始终与水平面相垂直，L型水管的长度随槽型钢倾斜角方向不断加长；槽型钢内装有从上端口装入的沙子，所述的槽型钢中部下侧上设有固定在三角架上的限位柱。

所述倾斜设在三角架上的槽型钢的水平夹角为30～60°；所述的限位柱截面为矩形；测压圆孔的直径为1cm。

有益效果：本发明可以直观的进行不同材料在不同倾斜角度下的渗流情况，为渗流力学方面的研究提供了实验基础。三角架的长度可自由调节，实现槽型钢与水平面夹角的不断变化，以测试不同角度对应的水柱高度和渗透力。从上端口注水，使水在实验材料中渗流，并最终从底部截面上的渗水孔流出，控制上部注水和下部渗出水流的速度均匀，便可得到L型水管中的不同水头高度。可以对不同材料在不同倾角下的渗透情况进行实验测定，更具有推广价值。其结构紧凑，成本较低，使用效果好，具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的有机玻璃板结构示意图；

图3为本发明的上端口方向结构视图；

图4为本发明的挡板方向结构视图。

图中：1、槽型钢，2、有机玻璃板，3、限位柱，4、测压圆孔，5、L型水管，6、三角架，7、上端口，8、挡板，9、渗水孔，10、沙子。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步描述：

本发明的多功能渗流实验装置，主要由实验和支撑两部分构成，支撑部分包括一个可伸缩的三角架6，实验部分包括倾斜设在三角架6上的槽型钢1，倾斜设在三角架6上的槽型钢1的水平夹角为30～60，随着三角架6高度的不断变化，实现水平夹角从30～60°不断变化；所述槽型钢1的下端口处设有挡板8，挡板8上布有若干渗水孔9，槽型钢1开放面设有机玻璃板2，槽型钢1与有机玻璃板2的尺寸吻合，胶结在一起且密封性良好，形成长方体实验容器。机玻璃板2上间隔开凿有一排测压圆孔4，测压圆孔4的直径为1cm，每个测压圆孔4上均连接有一个可转动角度的L型水管5，L型水管5随槽型钢1角度变化转动角度，始终与水平面相垂直，L型水管5的长度随槽型钢1倾斜角方向不断加长，L型水管5与测压圆孔4连接处设有密封圈；槽型钢1内装有从上端口7装入的实验材料沙子10，所述的槽型钢1中部下侧上设有固定在三角架6上的限位柱3，限位柱3截面为矩形。所述三角架6的长度可自由调节，实现槽型钢1与水平面夹角的不断变化，以测试不同角度对应的水柱高度和渗透力。

可根据不同实验的需要设定不同的结构参数，例如：选定所述的槽型钢1长为3m，截面长为20cm，宽为10cm，所述的有机玻璃板2与槽型钢1相适应，其长为3m、宽为20cm、厚为1cm，胶结在槽型钢的开放面实现良好密封，形成一个长方体实验容器，实验容器上部截面敞露，底部截面设置挡板8封闭，挡板8上面均匀镂空有4排直径为5mm的渗水孔9，实验容器内部填充需要的实验材料10；所述的限位柱3是截面为矩形的钢条，上端焊接在槽型钢1的侧面，下端插入三角架6托盘的中心孔内；所述的L型水管直径为9mm，具有一定的刚度，固定在每个测压圆孔4上，水管头竖直向上，连接口处具有良好的密封。

工作时，从上端口7注水，使水在实验材料10中渗流，并最终从下端口挡板8上的渗水孔9中流出，控制端口的注水量和下端口挡板8渗出水流的速度均匀，便可得到L型水管5中的不同水头高度。可以直观的实现对不同材料在不同倾角下的渗透实验，得到较为真实的材料层渗透系数，为渗透力学研究和地层渗透性能仿真提供基础，为边坡稳定性研究提供实验依据。