[发明专利]模拟砂土地层漏水漏砂的模型装置及使用方法

说明书

本发明公开了模拟砂土地层漏水漏砂的模型装置及使用方法，在水流分散漏斗内装入石子，给水压力机构注入的水流通过石子的分流打散后可模拟现实环境中的水流流向；试验箱体内可装入石子与砂土试样，被分流打散后的水流流入试验箱体内对试验箱体的石子与砂土试样进行冲刷后形成漏水漏砂，漏水漏砂经过导流筒后落入汇集机构内汇集，再从汇集机构进入筛分机构，筛分机构可筛分出不同粒径的砂粒，最后，水土分离机构将最小粒径的砂粒与水进行分离。由于装入试验箱体内的砂土试样质量是已知的，可通过筛分机构获得一定时间内的各个粒径的砂粒质量，也可通过水土分离机构获得最小粒径的砂粒质量和水的质量，进而可得出一定时间内砂土地层的漏水漏砂情况。

技术领域

本发明涉及模拟砂土地层漏水漏砂的模型装置及使用方法。

背景技术

近年来，富水砂层中地下工程经常出现的漏水漏砂灾害问题，越来越得到人们的关注与重视，这类工程安全事故不仅带来较大的经济损失、威胁城市人民的生产与生活，有时还会导致严重的社会影响。经调查分析发现砂土地层漏水漏砂会加大地下水土流失速度及增大土体变形，从而直接导致地下结构失稳，工程项目被破坏。此类事故常有报道，然而相关研究却十分缺乏，尚无完整严谨的砂土地层漏水漏砂模型装置用于探究各种粗岩石材料的广泛流动条件及关键情况下材料的水力特性。因此，研究砂土地层漏水漏砂模型对地下工程灾害防治具有重要意义。

发明内容

本发明提供了模拟砂土地层漏水漏砂的模型装置，其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

模拟砂土地层漏水漏砂的模型装置，它包括：

用于提供恒定水压的给水压力机构、模拟现实环境中水流流向的水流分散机构、模拟现实环境中漏水漏砂的试验箱、将漏水漏砂进行收集的汇集机构、可筛分出不同粒径的砂粒的筛分机构和将最小粒径的砂粒与水进行分离的水土分离机构，给水压力机构与水流分散机构前端相连，水流分散机构后端与试验箱前端相连，试验箱后端与汇集机构前端相对应，汇集机构后端与筛分机构前端相对应，筛分机构后端与水土分离机构相对应；

其中，水流分散机构包括横向布置的水流分散漏斗，水流分散漏斗的小口端与给水压力机构相连；试验箱包括横向布置的试验箱体和固接在试验箱体后端的导流筒，水流分散漏斗的大口端与试验箱体相连，导流筒的出口端与汇集机构前端相对应。

一较佳实施例之中：所述试验箱体内壁设有可提供粗糙度及摩擦力以避免砂土大量移动的波浪状突起。

一较佳实施例之中：所述水流分散机构还包括水流分散隔离网，该水流分散隔离网可拆卸地安装在水流分散漏斗的大口端处。

一较佳实施例之中：所述试验箱体与导流筒之间还设有导流隔离网。

一较佳实施例之中：所述筛分机构包括竖向布置的筛分筒，筛分筒顶端与汇集机构后端相对应，筛分筒底端与水土分离机构相对应；筛分筒内设置有若干个呈倾斜布置的筛滤网，筛滤网的孔径为自上而下依次变小。

一较佳实施例之中：所述水土分离机构包括斜漏斗、蓄土池和蓄水池，斜漏斗具有顶部开口和底部开口，斜漏斗顶部开口与筛分筒底端相对应，斜漏斗底部开口与蓄土池侧壁相连接，另设有引流管，该引流管头端与蓄土池侧壁相连、末端朝向蓄水池，该引流管头端的高度高于斜漏斗底部开口的高度。

一较佳实施例之中：所述引流管头端处设有可过滤最小粒径砂粒的无纺布。

一较佳实施例之中：还包括角度调节机构，该角度调节机构包括支撑座和液压推杆，支撑座支撑在试验箱体后端，液压推杆与试验箱体前端相连，液压推杆活动以带动试验箱体前端向上或向下倾斜以调节试验箱体与水平面之间的夹角。

一较佳实施例之中：所述汇集机构包括竖向布置的汇集漏斗，该汇集漏斗的大口端位于导流筒出口端下方，该汇集漏斗的小口端位于筛分机构前端的正上方。