一種用于針孔滲透變形試驗的水頭壓力控制系統及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種抗滲透變形試驗裝置，具體涉及一種用于針孔滲透變形試驗的水 頭壓力控制系統及裝置。
【背景技術】
[0002] 針孔滲透變形試驗用于在巖溶塌陷試驗中測試具有裂隙面或者較大孔隙土體的 抗滲透變形破壞能力。目前采用的試驗水頭壓力控制系統主要采用水箱或者水栗超量供 水，通過提升或降低進水管端口實現其自由水面的高度控制，進而實現對進入滲透變形裝 置的水頭壓力的控制。其不足之處在于：試驗過程需不斷提降進水管，操作繁瑣，空間占用 大；提升高度受場地限制，提供壓力范圍有限，壓力越高精度控制的難度越大，影響試驗的 測試范圍及精度。
[0003]
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題是提供一種結構簡單，可持續、穩定且精確地控制實驗 過程中滲透變形水壓力的用于針孔滲透變形試驗的水頭壓力控制系統及裝置。
[0005] 本發明所述的用于針孔滲透變形試驗的水頭壓力控制系統，包括蓄水裝置以及向 滲透變形裝置供水的供水管，其中：
[0006] 所述供水管包括一供水主管和至少一根與該供水主管連通的供水支管，所述供水 支管的數量對應于滲透變形裝置的數量；所述供水主管的一端與蓄水裝置連通，另一端與 各供水支管連通，在供水主管上還設置有一與其連通的排水管；各供水支管上未與供水主 管連接的一端則分別與各滲透變形裝置中的進水管連通；
[0007] 所述的供水主管上從入水口端至其出水口端方向依次設置有定量栗、第一蓄能 器、調速閥、減壓閥、第二蓄能器和壓力表；所述的排水管設置于第一蓄能器和調速閥之間， 在排水管上設置有溢流閥；
[0008] 所述各供水支管上分別設置有一個截止閥及一個壓力表。
[0009] 上述技術方案中，所述的定量栗可以是葉片栗或蠕動栗；所述的蓄水裝置可以是 設置在地面上的水池或水箱。所述排水管上的溢流閥可以是先導型溢流閥或直動型溢流 閥，優選采用先導型溢流閥；排水管的出口端可以直接伸入蓄水裝置中或者是將其出口端 設置于蓄水裝置能夠承接其出水的范圍內，也可以再用另外一個可以盛接水的裝置來盛接 由排水管排出的水，從水資源的循環利用及節約將水由其它盛水裝置再導入蓄水裝置所需 能耗等方面考慮，優選是將排水管的出口端直接伸入蓄水裝置中或者是將其出口端設置于 蓄水裝置能夠承接其出水的范圍內。所述的減壓閥優選采用直動型減壓閥。
[0010] 本發明所述水頭壓力控制系統，通過在供水主管上從入水口端至其出水口端方向 依次設置定量栗、第一蓄能器、調速閥、減壓閥、第二蓄能器和壓力表，再在第一蓄能器和調 速閥之間設置排水管并在其上排水管上設置溢流閥，可以持續、穩定且精確地控制實驗過 程中向滲透變形裝置供入的滲透變形水壓力，有效地提高了所得試驗數據的精度與可靠 性；另一方面，本發明所述水頭壓力控制系統采用插裝式不同特制彈簧的減壓閥和蓄能器 組合能夠實現多個可調范圍段的恒定壓力輸出，滿足不同試樣的滲透變形試驗需求，增大 了水頭壓力的可調節范圍（傳統水箱約在0~10m的供壓，而本申請可以實現實現0~30m 范圍內的供壓）；另外，采用第一蓄能器、溢流閥、調速閥組合能夠提供流量與壓力為恒定 的水流至減壓閥入口，便于實現高精度的壓力控制，與此同時，實現水壓系統壓力不超過工 作安全值，保證各個部件的工作安全。
[0011] 本發明還包括一種用于針孔滲透變形試驗的裝置，該裝置包括水頭壓力控制系統 和若干個滲透變形裝置，其中：
[0012] 所述的水頭壓力控制系統包括蓄水裝置以及向滲透變形裝置供水的供水管，其 中：
[0013] 所述供水管包括一供水主管和至少一根與該供水主管連通的供水支管，所述供水 支管的數量對應于滲透變形裝置的數量；所述供水主管的一端與蓄水裝置連通，另一端與 各供水支管連通，在供水主管上還設置有一與其連通的排水管；各供水支管上未與供水主 管連接的一端則分別與各滲透變形裝置中的進水管連通；
[0014] 所述的供水主管上從入水口端至其出水口端方向依次設置有定量栗、第一蓄能 器、調速閥、減壓閥、第二蓄能器和壓力表；所述的排水管設置于第一蓄能器和調速閥之間， 在排水管上設置有溢流閥；
[0015] 所述各供水支管上分別設置有一個截止閥及一個壓力表；
[0016] 所述的滲透變形裝置包括第一蓋體、第二蓋體和采樣和制樣用的環刀，其中：
[0017] 所述第一蓋體具有一個由其表面向第一蓋體內部凹進的第一腔室，該第一腔室的 形狀與環刀的外形相匹配，在第一蓋體上還設置有與該第一腔室連通的進水管和排氣管；
[0018] 在第二蓋體的其中一個表面上開設有一個向第二蓋體內部凹進的第二腔室及與 該第二腔室連通的第三腔室，所述第二腔室的形狀與環刀的外形相匹配，所述第二腔室和 第三腔室的中心軸線重合，且第二腔室的口徑大于第三腔室的口徑；在第三腔室中填充有 第二過濾介質，在第二蓋體上還設置有與所述第三腔室連通的出水管；
[0019] 所述第一蓋體和第二蓋體呈第一蓋體上第一腔室的開口和第二蓋體上第二腔室 的開口正對的方式設置，并通過連接件可拆卸地連接在一起；
[0020] 所述的環刀置于由第一蓋體的第一腔室和第二蓋體的第二腔室構成的空間中，且 環刀上刀刃一端的底部置于第二蓋體上第二腔室與第三腔室的連接部，環刀上遠離刀刃的 一端至第一腔室的底部之間填充有第一過濾介質，在環刀的外周壁與第一腔室的內周壁及 第二腔室的內周壁之間設置有密封件；此時，第一蓋體上進水管的中心軸線、第一腔室的中 心軸線、第二腔室的中心軸線、第三腔室的中心軸線、環刀的中心軸線以及出水管的中心軸 線重合。
[0021] 上述用于針孔滲透變形試驗的裝置中，在水頭壓力控制系統的結構中，所述的定 量栗可以是葉片栗或蠕動栗；所述的蓄水裝置可以是設置在地面上的水池或水箱。所述排 水管上的溢流閥可以是先導型溢流閥或直動型溢流閥，優選采用先導型溢流閥；排水管的 出口端可以直接伸入蓄水裝置中或者是將其出口端設置于蓄水裝置能夠承接其出水的范 圍內，也可以再用另外一個可以盛接水的裝置來盛接由排水管排出的水，從水資源的循環 利用及節約將水由其它盛水裝置再導入蓄水裝置所需能耗等方面考慮，優選是將排水管的 出口端直接伸入蓄水裝置中或者是將其出口端設置于蓄水裝置能夠承接其出水的范圍內。 所述的減壓閥優選采用直動型減壓閥。的定量栗為葉片栗或蠕動栗。
[0022] 上述用于針孔滲透變形試驗的裝置中，在滲透變形裝置的結構中，為了固定密封 件的位置，進一步提高密封效果，還可以在第一腔室的內周壁上開設至少一道環形凹槽，在 第二腔室的內周壁上開設至少一道環形凹槽，將密封件置于所述的環形凹槽中。所述的密 封件的數量與環形凹槽的數量相當。優選是在第一腔室的內周壁和第二腔室的內周壁上分 別開設二道環形凹槽。所述的密封件可以是現有技術中常用的密封件，通常為〇形密封圈。
[0023] 上述用于針孔滲透變形試驗的裝置中，在滲透變形裝置的結構中，所述的第一過 濾介質為礫石。
[0024] 上述用于針孔滲透變形試驗的裝置中，在滲透變形裝置的結構中，所述的第二過 濾介質為形狀呈環形的透水石，該透水石的外徑與第三腔室的口徑相匹配，其內徑等于或 稍大于出水管的口徑；在該透水石置于第三腔室中時，其軸線與出水管的中心軸線重合。
[0025] 上述用于針孔滲透變形試驗的裝置中，在滲透變形裝置的結構中，所述的連接件 與現有技術相同，優選為螺栓、螺母。
[0026] 上述用于針孔滲透變形試驗的裝置中，在滲透變形裝置的結構中，在排氣管上還 設置有截止閥。
[0027] 上述用于針孔滲透變形試驗的裝置中，在滲透變形裝置的結構中，所述環刀的結 構與