[发明专利]一种多工况的浑水渗流测压装置

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程和环境工程技术领域，特别是涉及一种多工况的浑水渗流测压装置，主要用于悬浮质的淤塞作用对渗流的影响的研究。

背景技术

随着中国社会经济的快速发展，对矿产资源的需求也在急剧增加，矿业开发规模也随着急剧增大，其中涉及的安全问题近年来逐渐引起国家和社会的高度关注和重视。尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流重大危险源，其运行状况的好坏，不但关乎矿山企业的经济效益问题，而且关系到尾矿库区下游和其周边地区人民的生命和财产安全问题。

在土体内部，当水流速度和孔隙水压力达到一定值时，在土体骨架孔隙中的细小颗粒会随水流动，从而形成浑水渗流问题。浑水入渗与清水入渗的本质区别在于前者渗流过程中存在着颗粒的沉积和滞留，使得渗流的路径和渗透特征发生改变。在尾矿库中，随着渗透特征的改变，会引起尾矿库坝体排渗体中的孔隙渗流通道发生淤堵，使得坝体浸润面的位置即浸润线升高，进而会导致溃坝或者坝体的坍塌，因此，研究尾矿库的稳定性问题的实质是研究浑水入渗作用下坝体排渗体的淤堵变形问题。

在水土保持和节水灌溉等领域，在我国黄土高原地区通过引洪灌溉，在黄河流域通过引用含有大量泥沙的黄河水灌溉，来充分利用有限的水资源，在缓解旱情和改良土壤质地等方面取得了一定效果，其中就涉及到浑水入渗问题。在浑水入渗的过程中，浑水中携带的泥沙会沉积入渗到土壤中，影响土壤的入渗能力。通过对浑水入渗机理的研究，可以使浑水入渗理论更好的服务于水土保持、节水灌溉、土壤侵蚀、暴雨产汇流计算等方面。

淤堵在多孔介质中时有发生，它通过堵塞多孔介质孔隙，进而影响到多孔介质的传热、传力（渗流）、传质（物理迁移）。尾矿库发生物理淤堵的机理主要体现在：尾矿浆浑水中的细粒组分在渗流过程中，部分粗颗粒沉积在坝体上表面，堵塞了坝体多孔介质的孔隙渗流通道，同时成为坝体一部分，导致渗流路径的改变或者堵塞，阻碍浑水的继续渗透，而后随水流入渗的细小颗粒进入坝体孔隙中运移、沉积，使得坝体结构逐渐密实，进而导致渗透率下降，浸润线升高。当孔隙水压力逐渐增大，而且与致密层相连的下层土中仍然有孔隙，那么细小颗粒会继续在孔隙压力作用下下渗，直到土体足够密实，不会再出现细小颗粒下渗，就会进一步导致浸润线升高。土水共同作用决定了尾矿库的运行状态。可见，淤堵问题是这整个作用过程的关键因素。

本专利申请的发明人之一金佳旭在硕士论文中进行的浑水渗流试验中，采用的试验装置浑水出口有一水平连接管，该部分会造成浑水中大颗粒碎石的沉积，同时一次只能完成一个土柱的试验。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种多工况的浑水渗流测压装置，该测压装置用于在室内模拟不同水压力、不同流速、不同级配粒径土柱下的浑水渗流过程，结构简单，操作方便，易于控制，并且管道不容易被浑水颗粒堵塞。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种多工况的浑水渗流测压装置，包括浑水搅拌机构、浑水流量控制与测量机构、升降机构、测压机构及样本收集机构，浑水搅拌机构是由搅拌机固定在搅拌箱上组成，搅拌机的扇叶设置在搅拌箱内；在搅拌箱上设置有浑水导入口，在搅拌箱的侧壁上部设置有溢水孔；搅拌箱底部为浑水分流底片，在浑水分流底片上设置有若干浑水分流出口；在浑水搅拌机构的下方设置有若干浑水流量控制与测量机构，浑水流量控制与测量机构与浑水分流出口一一对应；所述浑水流量控制与测量机构由导管和流量计组成；导管上端与浑水分流出口相连通，在导管上设置有阀门和流量计；在浑水流量控制与测量机构的下方设置有升降机构，所述升降机构由支撑柱、夹具、支撑杆及上、下底盘组成，支撑柱为竖直设置，所述支撑柱的上端固定在搅拌箱底部，在支撑柱上设置有上、下底盘，在上、下底盘上分别设置有若干通孔，且上、下底盘上的通孔一一对应；在上、下底盘之间设置有支撑杆，在支撑杆上设置有夹具；在上、下底盘之间设置有测压机构，测压机构由测压外壳、测压计、滤沙网、土柱及上、下伸缩导管组成，测压外壳的两端分别与上、下伸缩导管的一端相连通；所述浑水流量控制与测量机构的导管的下端与上伸缩导管的另一端通过上底盘的通孔相连通，下伸缩导管的另一端设置在下底盘的通孔内，在所述下伸缩导管上设置有出水开关；所述测压外壳和上、下伸缩导管均为竖直设置；测压外壳下端与下伸缩导管连通处为排水口，在测压外壳底部的排水口上设置有滤沙网；在测压外壳内、滤沙网的上方设置有土柱，所述测压外壳通过夹具固定在支撑杆上；在测压外壳侧壁上的不同高度设置有若干测压计；样本收集机构由收集盘和底盘组成，所述支撑柱下端通过收集盘固定在底盘上，收集盘与动力源相连接，且收集盘在动力源的带动下能够以支撑柱为中心旋转。