一種模擬變水頭透水土層潛水地層室內回灌系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及室內回灌模型系統，特別涉及一種模擬變水頭透水土層潛水地層室內回灌系統。
【背景技術】
[0002]工程中基坑降水過程會形成一個以基坑為中心的降落漏斗，進而引起周圍建筑物以及地面不均勻沉降，易給建筑物安全帶來嚴重威脅，且降水過程浪費大量水資源。回灌法憑借施工簡便、控制地面沉降效果好、節約水資源等顯著優點，廣泛應用于解決工程降水引起地面沉降的問題。不同地質條件決定回灌方式的不同，因此合理選擇回灌方式、回灌壓力、回灌量來解決相應的工程問題成為目前研究的重點與難點。現場回灌試驗耗時久、費用高、影響因素復雜，很難控制單一變量得到相應的回灌效果，故通過室內模型試驗手段研究回灌方式、回灌壓力與回灌量對回灌效果的影響是必要的，用試驗結果指導工程實踐；同時，回灌井設置在降水影響半徑以內才能有效控制降水產生的沉降漏，故實際回灌井是在水頭變換、有水位差的條件下回灌的，具體如圖2所示，基坑21產生沉降漏，回灌井10設置在實際基坑降水產生的沉降漏斗曲線22的斜面上，而現有的試驗單純變水頭回灌，不能模擬工程真實情況，得出的結論與實際工程有偏差，不能很好地指導工程實踐。
[0003]現場試驗對地表沉降，回灌影響范圍，回灌后的地下水位線的重要參數的控制較為復雜，影響因素多，且耗時耗力。現場試驗的回灌井對其地層造成的影響是不可恢復的，不可重復利用。且回灌過程中的一些參數不好觀測，如下述:(I)回灌后地下水位的觀測較復雜，過多過密的觀測井會對地層滲透性造成影響，過少的觀測井會影響地下水位線的準確性；(2)現場試驗的回灌影響范圍較大，且不好確定，無法準確測量大范圍內的地表沉降起伏。
[0004]相比較模型試驗具有易觀測、參數好控制等優點，目前有關回灌的模型試驗存在以下缺點:
[0005]1、模型試驗無法模擬真實變水頭邊界；
[0006]2、模型試驗無法模擬實際基坑降水產生水位差后的真實回灌情況；
[0007]3、模型試驗無法模擬實際回灌時的定流量回灌的情況。
[0008]目前的模型試驗由于存在上述不足，因此往往難以反映回灌的真實情況。
【實用新型內容】
[0009]本實用新型的目的就是為了提供一種能模擬在水位差作用下回灌井回灌后地層水位變化情況的回灌系統，能控制單一變量的，得出不同變量對回灌效果不同影響的模擬變水頭透水土層潛水地層室內回灌系統。
[0010]為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0011]—種模擬變水頭透水土層潛水地層室內回灌系統，包括水平設置的模型槽，在模型槽內豎直設有兩塊透水板，一側的透水板與模型槽之間形成進水槽，另一側的透水板與模型槽之間形成出水槽，進水槽和出水槽內的水流量均通過閥門控制，在兩塊透水板之間填充有砂卵石土層，在砂卵石土層中豎直設有回灌井，回灌井通過回灌管路與水源連接；砂卵石土層是透水系數好的土層，可更好地得到回灌試驗結果，通過進水槽和出水槽形成水位差，繼而形成變水頭條件。
[0012]進一步地，在所述砂卵石土層中豎直設有若干個水位觀測計，用于觀測回灌后砂卵石土層水位變化。
[0013]進一步地，在所述回灌井的頂端設有回灌井端蓋，在回灌井端蓋上設有抽真空孔，通過抽氣孔將回灌井內的空氣抽空，防止氣堵，回灌井通過回灌管路與水栗相連。
[0014]進一步地，在所述進水槽上設有進水管，在進水管上設有進水管閥門。
[0015]進一步地，在所述出水槽上設有出水管，在所述出水管上設有出水管閥門。
[0016]進一步地，所述回灌管路與水源之間設有水栗，在回灌管路與水栗之間設有流量控制閥門，水栗可控制注水速率實現回灌量控制。
[0017]進一步地，在所述透水板與所述砂卵石土層之間鋪設有隔柵和無紡土工布，有效避免了砂卵石土層內砂石進入到進水槽或是出水槽中。
[0018]進一步地，在所述回灌管路與所述流量控制閥門之間設有流量傳感器和壓力傳感器，流量傳感器、壓力傳感器和流量控制閥門分別與控制中心單獨連接，在所述砂卵石土層的表面設有多個用于測量砂卵石土層沉降值或隆起值的位移計。
[0019]進一步地，在所述進水槽和所述出水槽的側壁上均設有刻度線。
[0020]本實用新型的工作原理是:進水箱高于模型槽高度，形成一定壓力，水通過進水管壓入模型槽內，在模型槽一側形成水體，水體滲入砂卵石層中，通過進水管閥門控制水位高低，形成潛水含水層水位；模型槽中出水槽右側下部與右側壁上通過彎管連接出水管，使砂卵石土層兩側形成穩定的水位差，形成實際土層中變水頭邊界條件；打開水栗，進行回灌試驗，通過水栗向回灌井內提供恒定的注水速率，通過控制注水速率實現回灌量控制；在回灌過程中，實時監測水位觀測計中水位值；通過控制回灌水流流速與回灌量控制回灌壓力，可以實現定壓力回灌；根據位移計監測地表沉降值與隆起值，在一次試驗完成后，通過出水管排水后，再進行第二次試驗，通過多組試驗得出回灌速率與回灌水位線的關系公式，為現場施工提供一定的依據。
[0021]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0022]I)本試驗可模擬實際工程中有代表性的地層進行回灌試驗，通過進水槽和出水槽的設置形成水位差，既形成實際土層中變水頭邊界條件，與實際工程相符，代表性更強，通過實驗得出的參數，如水位變化、地表沉降變化值可用作回灌效果分析中，得出結果可指導實際地質情況相似的工程應用，實際應用性較強。
[0023]2)通過回灌管路上的壓力傳感器與流量傳感器所發出信號，控制中心相應實時流量與壓力，再通過流量閥與水栗頻率控制回灌壓力與回灌量，得出不同壓力與回灌量下的回灌水位與地表沉降值等準確數據，進而分析得到適宜該土層的回灌壓力與回灌量。該方法控制的變量可以為單一變量，研究不同變量對回灌效果的影響，得出試驗參數較準確，結果好分析。而現場試驗地形條件復雜，影響因素多元，結果不好控制。
[0024]3)本實用新型可以通過移動回灌井的位置，觀測不同回灌井的位置對回灌后水位線的變化以及地表沉降值與隆起值的變化，得到回灌井位置對回灌效果的影響，為工程提供指導，試驗條件好實現，節省工期與成本，試驗材料可重復利用，優勢較顯著。
[0025]4)對回灌過程中的壓力與流量進行智能化監測，通過信號傳輸將實驗數據轉化為實時流量、實時壓力與累計注水量，更加智能，減少人為讀數對試驗數據造成的誤差，使試驗結果更可靠。
[0026]5)因設置在出水槽底部的出水管可以將回灌系統內的水排出，能重復進行試驗，通過多次試驗求得回灌壓力和回灌量的平均值，更好地指導現場施工。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型的整體示意圖；
[0028]圖2為實際回灌井設置的示意圖；
[0029]圖中:1、模型槽；2、刻度尺；3、透水板；4、水栗；5、流量控制閥門；6、壓力傳感器；7、流量傳感器；8、回灌井端蓋；9、回灌管路；10、回灌井；11、進水箱；12、進水管；13、進水管閥門；14(16)、出水管；15(17)、出水管閥門；18、水位觀測計；19、位移計；20、控制中心，21.基坑，22.實際基坑降水產生的沉降漏斗曲線。
【具體實施方