[实用新型]一种室内测量毛细屏障突破吸力值的装置

说明书

技术领域

本实用新型是一种室内测量毛细屏障突破吸力值的装置，涉及岩土工程技术领域。

背景技术

核能作为当今世界的一种重要的能源，作为核电事业的附带产物，放射性废物的处置已成为影响核事业发展的问题之一，放射性废物处置的目的在于将放射性废物与人类环境进行隔离，使放射性废物中的放射性核素衰变到可接受的无害水平，由于地下水是核素迁移的主要载体，所以传统方式是在放射性废物的近地表设计一种人工覆盖物以防止水下渗进入放射性废物处置单元，早期的覆盖物多由一层渗透系数低的粘土组成，但下渗水一旦穿过阻水层就不易排出，直接威胁废物包的安全，所以存在缺陷，于是开始考虑采用细-粗颗粒组成的多层结构，当少量渗滤液渗入到细-粗颗粒物交界面时，由于毛细作用使得渗滤水在交界面处积累并沿交界面横向径流，使得下部粗颗粒层保持相对干燥，从而起到屏蔽水流的作用，所以探究毛细屏障作用形成机理对指导核废物上部覆盖物的设计具有重要意义。

实用新型内容

在室内试验中，为了测试两种不同粒径土层交界面处毛细屏障作用对上层来水的阻隔效果、探究水从细颗粒层进入粗颗粒层的土壤吸力值的范围以及在不同降雨量条件下突破吸力值是否保持恒定等问题。本实用新型提供了一种室内测量毛细屏障突破吸力值的装置。该装置通过张力计实时记录随着降雨过程的持续进行土中不同高度处土壤吸力值与时间的对应关系，通过电子秤实时记录随着降雨过程的持续进行细颗粒表面横向径流量和细颗粒、粗颗粒土体下渗量与时间的对应关系以及溶解了红色示踪剂的水从细颗粒层进入粗颗粒层发生的时间等数据，进行分析后得出一些有利于核废物上部覆盖物设计的有益结论。

为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：

一种室内测量毛细屏障作用突破吸力值的装置，它包括支撑架，所述支撑架为钢架，支撑架上部架设细-粗颗粒集土槽；所述细-粗颗粒集土槽的上部架设水头喷淋装置，端部连接导流槽，侧壁均匀插入张力计；所述水头喷淋装置的两端上部附近均架设小型电风扇；所述两小型电风扇之间的间隔区域布置电阻丝加热灯；所述电阻丝加热灯顶部布置温度计；所述细-粗颗粒集土槽一端下部设置缩径集水槽；所述缩径集水槽端部连接软质塑料管；所述软质塑料管端部连接阻水盒；所述阻水盒整体镶嵌于集水筒中；所述集水筒置于电子秤上。

所述小型电风扇平行于细-粗颗粒集土槽的表面方向且有高度差。

所述电子秤后壁自带VGA接口，所述VGA通过连接线与机箱相连，所述机箱与显示终端相连。

所述阻水盒内部放置不同直径大小的塑料球。

所述支撑架以上整体装置均由透明有机玻璃制作而成。

所述细-粗颗粒集土槽侧面标记有刻度尺迹线。

所述张力计端部通过电缆线连接压力传感器，所述压力传感器一端与数据采集装置相连，所述数据采集装置与显示器相连。

所述集水筒底部放置有多孔海绵垫。

所述电阻丝加热灯对应装置长度方向侧设置检修口盖板（把手）。

所述数据采集装置为NI9205型数据采集卡。

本实用新型有如下有益效果：

1、张力计末端连接压力传感器将电压信号通过NI9205型数据采集卡反馈到显示终端上，采用LABVIEW软件对数据进行处理，最终能将电压信号转化为数字值，通过LABVIEW软件进行编程可以对测得的吸力值进行实时记录，记录过程连续并减少了人力投入且数据精确。

2、电子秤通过连接线经机箱与显示终端相连，在LABVIEW软件上进行编程可以对测得的质量值进行实时记录并在显示终端上显示，记录过程连续并减少了人力投入且数据精确。

3、在降雨量比较大的情况下，细颗粒表面径流会出现急流，阻水盒内部放置不同直径的塑料球堆积在一起能起到延长水流路径加快水头损失减缓水流速度的效果，减少因流入盛水筒中的水流过快对电子秤造成的扰动。

4、在集水筒底部放置多孔海绵垫，在降雨入渗初期粗颗粒表面径流量大，多孔海绵能快速吸收并分散来水，减少水流对量筒壁的冲击，从而减小实验数据的波动。

5、实验装填土样过程中，细-粗颗粒层侧面刻度尺迹线能提供参考减少误差，与此同时可进行不同厚度细-粗颗粒层对实验效果影响程度的研究。

6、电阻丝加热灯罩内部安装有电阻丝，通电后电阻丝发热，发热快效率高，能为装置内部升温提供热源，试验考虑在表面土壤水分蒸发的条件下进行。

7、处于不同高度位置的电风扇相对工作能加快热空气的循环流动，使实验装置内温度分布均匀。