[发明专利]暗管材料排水性能评价装置以及方法

权利要求书

1.一种暗管材料排水性能评价装置，其特征在于：包括砂筒(1)、测压排(2)、溢流箱(3)、升降台(4)和集水箱(5)；

所述砂筒(1)内部填土并装有暗管(0)，用于模拟暗管(0)周围的渗流环境；

所述测压排(2)与砂筒(1)相连接，用以测量砂筒(1)剖面水头；

所述溢流箱(3)与砂筒(1)相连接，为砂筒(1)提供水流及稳定的水头；

所述升降台(4)的顶端放置溢流箱(3)，以调整溢流箱(3)的高度，用于调节溢流箱(3)的供水水头；

所述集水箱(5)与溢流箱(3)相连接，以承接暗管(0)和溢流箱(3)的排水，并将排水循环供给到溢流箱(3)；

所述砂筒(1)由四部分组成，包括内筒(11)、外筒(12)、前面板(13)和后面板(14)；所述外筒(12)将内筒(11)同心套在里面形成一个套筒，套筒的一端与前面板(13)密封粘接，套筒的另一端与后面板(14)通过法兰连接；所述后面板(14)外形尺寸与前面板(13)相同，且通过法兰与外筒(12)连接；所述法兰内均设有橡胶圆环用以密封止水；

还包括四条输水管(6)；所述溢流箱(3)为一矩形槽体，槽体中设有高度低于槽体的竖直挡板；所述挡板将槽体分为两部分，一部分为进水溢流端，另一部分为余水排出 端；所述进水溢流端设置有一个进水孔(31)和两个出水孔(32)；所述两个出水孔(32)分别通过两条输水管(6)均与砂筒(1)相连；所述余水排除端设置有一个排水孔(33)，所述排水孔(33)通过一条输水管(6)与集水箱(5)相连；

所述集水箱(5)内设有水泵(51)；所述水泵(51)通过一条输水管(6)与进水孔(31)相连，将集水箱(5)中的水供给到溢流箱(3)；

所述内筒(11)为一个管壁上均匀钻满圆孔的圆柱形壳体，内筒(11)的内壁上设置有一层过滤网；所述外筒(12)为一个与内筒(11)长度相同的圆柱形壳体，外筒(12)直径大于内筒(11)；所述外筒(12)上设置有两个供水孔(15)，所述两个供水孔(15)位于外筒(12)横截面直径的两端点处；所述外筒(12)上还设有可用于测压的排气孔(16)和排水孔(17)，所述排气孔(16)和排水孔(17)位于外筒(12)横截面另一直径的两端点处，所述外筒(12)的横截面直径与横截面另一直径呈90°交叉布置；所述外筒(12)外壁上贴有刻度纸，以控制填土精度；

所述前面板(13)为一圆形面板，其直径大于外筒(12)；所述前面板(13)中心设置有暗管孔(18)，用于放置暗管(0)；所述暗管孔(18)直径与暗管(0)外直径相同；所述前面板(13)上还设置有若干测压孔(19)，所述测压孔(19)以前面板(13)的圆心为中心呈米字形环状分布；

所述前面板(13)和后面板(14)的底端均削平一段以使评价装置平稳放置。

2.一种暗管材料排水性能评价方法，其特征在于：采用权利要求1所述的暗管材料排水性能评价装置进行排水性能评价，包括以下步骤：

(1)装填连接：打开砂筒后面板，将暗管安装在暗管孔处，水平朝下放置砂筒，然后分层均匀填入砂土，填土密度根据所用砂土按照易于压实且不发生陷土的原则确定，填满砂土后合上后面板，然后将砂筒摆正，最后将砂筒与测压排和溢流箱相连，将溢流箱与集水箱相连；

(2)饱和排气：打开砂筒排气孔，使用水泵通过供水孔稳定缓慢地向砂筒供水，暗管开始排水后逐步缓慢提高水泵流量使砂筒内水位上升，直至砂筒完全饱和，然后堵住排气孔，关闭水泵，将砂筒静置24h后再次打开水泵供水，将排气孔连接到测压管并对所有测压管进行排气；

(3)试验测量：固定溢流箱高度后，每隔3-6h对暗管流量进行一次测量，暗管流量趋于稳定后缩短测量间隔，每1h进行一次测量直至流量稳定，所测流量应排除温度波动带来的影响，然后记录稳定流量及剖面水头，控制升降台调整不同溢流箱高度，记录不同水头下的暗管流量及剖面水头；

(4)收尾换样：进行完一个暗管材料处理后，用排水孔排空装置中的水，断开装置各部分间的连接，清理砂筒中的砂土，清洗装置后更换暗管材料再次按照步骤(1)至(3)进行下一次试验，直至做完所有试验处理；

(5)分析总结：绘制不同处理的水头流量曲线，根据曲线位置判断不同暗管材料排水性能的好坏；进一步地绘制砂筒的剖面水头等值线图对流场进行分析。