[实用新型]平面径向稳定渗流模拟实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于渗透力学实验器材领域，尤其涉及一种平面径向稳定渗流模拟实验装置。

背景技术

平面径向稳定渗流模拟实验以稳定渗流理论为基础，采用圆形填砂模型，以流体在模型中的流动模拟水平均质地层中不可压缩流体平面径向稳定渗流过程。保持填砂模型内外边缘压力恒定，改变出口端流量，在稳定条件下测量填砂模型不同位置处的水头高度，可绘制水头高度或压力随位置的变化曲线(压降漏斗曲线)，然后根据平面径向稳定渗流方程的解计算填砂模型的流动系数及渗透率。

目前已有的平面径向稳定渗流模拟实验设备在使用过程中存在如下问题：

1.由于流体将部分冲填砂带出填砂模型，使得填砂模型不再是地层渗流，各处相通导致不同位置处压力相等，严重影响实验效果；

2.在实验过程中为保持模型外边缘压力恒定，需要向模型外边缘供水的水槽中不断注水，而高于水槽溢流孔中的水都会流走，同时流经出口阀门的水也会流走，造成极大的浪费；

3.连接各部分的水管线均为胶管，极易老化，为实验设备的管理和维护造成诸多不便；

4.实验设备无加压装置，模型的渗透率为定值。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供一种平面径向稳定渗流模拟实验装置，该实验装置能够防止冲填砂被冲走，也可以避免填砂模型内的渗透率为定值，还可以避免水资源的浪费，降低设备的维护成本。

本实用新型采取的技术方案如下：

平面径向稳定渗流模拟实验装置，包括填砂模型，所述填砂模型分别通过进出水管与水箱连通，且进水管一端设置有竖直高度高于填砂模型的水槽；水槽与水箱之间设置有水泵，水槽侧壁还设置有溢流孔，溢流孔通过溢流管与水箱相连；填砂模型的上部竖直设置有多支测压管，底部连接多支气压管，测压管的上端与大气相通，气压管的另一端与气泵相连。

进一步，所述出水管设置在填砂模型的底部中心处。

进一步，所述填砂模型为圆形，半径为40cm。

进一步，所述测压管排成两排，两排呈十字形交叉，每一排测压管的数量为7～11支。

进一步，所述气压管有2～4支，在填砂模型的底端均匀布置。

进一步，所述出水管上设置有三通管，三通管一端与水箱连通，另一端与计量装置连接。

进一步，所述测压管相对填砂模型的高度不低于55cm，水槽上溢流孔的高度比测压管低5cm。

进一步，所述进出水管、溢流管、三通管、气压管均采用塑料硬管线。

需要说明的是，所述进水管是以最终流入填砂模型为准命名，出水管则以流出填砂模型为准命名。

本发明的有益效果在于：与现有技术相比较，本实用新型提供的装置可对填砂模型进行压实，使得填砂更加紧密，不会出现填砂被流体带出的情况；另外，本实用新型所述技术方案可以通过改变外界压力，使得填砂模型内的渗透率不再是一个定值；再者，还可以使溢出的水和出口阀门流出的水循环利用，避免了水资源的浪费，各管线采用塑料硬管线，接头采用快速简便接头，降低维护成本，提高使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型所述平面径向稳定渗流模拟实验装置的结构示意图。

图2为测压管的布局示意图，测压管呈十字型交叉。

附图标记说明：1-填砂模型，2-测压管，3-气泵，4-气压管，5-水槽，6-溢流管，7-I、7-II-进水管，8-水泵，9-水箱，10-出水管，11-三通管。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明。

参见图1，一种平面径向稳定渗流模拟实验装置，包括填砂模型1，所述填砂模型1侧壁上设置有进水管7-I，并通过该进水管与水槽5接通，水槽5通过水泵8和进水管7-II从水箱9中获取水源，水槽5与填砂模型1之间的高度差按预定设置，保证测压管相对填砂模型的高度不低于60cm，水槽上的溢流孔比测压管低5cm左右，比如，测压管相对填砂模型的高度可设置为70cm，水槽溢流孔相对填砂模型的高度设置为65cm，水槽高度则可根据实验设备情况设定；在所述水槽5的侧壁上还连接有溢流管6，该溢流管6将溢出的水源送回水箱9，在所述填砂模型1的底部中心处设置有排水管10，该排水管10也与水箱9接通，在填砂模型1的上部竖直设置有多支测压管2，在填砂模型1的底部还连接有多支气压管4，所述测压管2的上端与大气环境连通，所述气压管4的另一端与气泵3相连。

进一步，所述出水管设置在填砂模型的底部中心处。

进一步，所述填砂模型为圆形，半径为40cm。