一種用于針孔滲透變形試驗的水頭壓力控制系統(tǒng)及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種抗?jié)B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(tǒng)及裝置。
【背景技術(shù)】
[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?jié)B透變形破壞能力。目前采用的試驗水頭壓力控制系統(tǒng)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(xiàn)其自由水面的高度控制，進而實現(xiàn)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]公開號為CN103345278A的發(fā)明專利公開了一種常水頭大流量滲透變形水壓力自動控制裝置，包括供水箱，供水箱底部設(shè)有進水管，供水箱的底部通過送水管與滲透變形儀的底部連通，所述的送水管上設(shè)有增壓栗、自動水流調(diào)節(jié)閥和壓力表。該發(fā)明通過設(shè)置的增壓栗和自動水流調(diào)節(jié)閥確保給滲透變形儀提供常水頭大流量和在一定程度上壓力穩(wěn)定的滲透變形水，確保實驗數(shù)據(jù)較現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)更為精確和穩(wěn)定，但僅通過設(shè)定一個調(diào)節(jié)閥的出口壓力是難以實現(xiàn)整個實驗過程中水頭壓力的持續(xù)恒定，另外，栗和調(diào)節(jié)閥的開啟閉合必然導(dǎo)致系統(tǒng)壓力的脈沖波動，實驗數(shù)據(jù)的精度必然受影響；此外，增壓栗與調(diào)節(jié)閥構(gòu)建的常水頭壓力系統(tǒng)缺乏壓力系統(tǒng)保護裝置，容易造成栗或調(diào)解閥的損壞或者失靈，形成安全隱患和實驗的中斷；再者，該裝置也僅能夠同時實現(xiàn)一組抗?jié)B透變形試驗，難以同時多組試驗進行，效率相對低。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，可持續(xù)、穩(wěn)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(tǒng)及裝置。
[0005]本實用新型所述的用于針孔滲透變形試驗的水頭壓力控制系統(tǒng)，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(shù)量對應(yīng)于滲透變形裝置的數(shù)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(shè)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(shè)置有定量栗、第一蓄能器、調(diào)速閥、減壓閥、第二蓄能器和壓力表；所述的排水管設(shè)置于第一蓄能器和調(diào)速閥之間，在排水管上設(shè)置有溢流閥；
[0008]所述各供水支管上分別設(shè)置有一個截止閥及一個壓力表。
[0009]上述技術(shù)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(shè)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(dǎo)型溢流閥或直動型溢流閥，優(yōu)選采用先導(dǎo)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(shè)置于蓄水裝置能夠承接其出水的范圍內(nèi)，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(huán)利用及節(jié)約將水由其它盛水裝置再導(dǎo)入蓄水裝置所需能耗等方面考慮，優(yōu)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(shè)置于蓄水裝置能夠承接其出水的范圍內(nèi)。所述的減壓閥優(yōu)選采用直動型減壓閥。
[0010]本實用新型所述水頭壓力控制系統(tǒng)，通過在供水主管上從入水口端至其出水口端方向依次設(shè)置定量栗、第一蓄能器、調(diào)速閥、減壓閥、第二蓄能器和壓力表，再在第一蓄能器和調(diào)速閥之間設(shè)置排水管并在其上排水管上設(shè)置溢流閥，可以持續(xù)、穩(wěn)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(shù)據(jù)的精度與可靠性；另一方面，本實用新型所述水頭壓力控制系統(tǒng)采用插裝式不同特制彈簧的減壓閥和蓄能器組合能夠?qū)崿F(xiàn)多個可調(diào)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(diào)節(jié)范圍(傳統(tǒng)水箱約在O?1m的供壓，而本申請可以實現(xiàn)實現(xiàn)O?30m范圍內(nèi)的供壓);另外，采用第一蓄能器、溢流閥、調(diào)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(xiàn)高精度的壓力控制，與此同時，實現(xiàn)水壓系統(tǒng)壓力不超過工作安全值，保證各個部件的工作安全。
[0011]本實用新型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(tǒng)和若干個滲透變形裝置，其中:
[0012]所述的水頭壓力控制系統(tǒng)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(shù)量對應(yīng)于滲透變形裝置的數(shù)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(shè)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(shè)置有定量栗、第一蓄能器、調(diào)速閥、減壓閥、第二蓄能器和壓力表；所述的排水管設(shè)置于第一蓄能器和調(diào)速閥之間，在排水管上設(shè)置有溢流閥；
[0015]所述各供水支管上分別設(shè)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(huán)刀，其中:
[0017]所述第一蓋體具有一個由其表面向第一蓋體內(nèi)部凹進的第一腔室，該第一腔室的形狀與環(huán)刀的外形相匹配，在第一蓋體上還設(shè)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(shè)有一個向第二蓋體內(nèi)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(huán)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(zhì)，在第二蓋體上還設(shè)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(shè)置，并通過連接件可拆卸地連接在一起；
[0020]所述的環(huán)刀置于由第一蓋體的第一腔室和第二蓋體的第二腔室構(gòu)成的空間中，且環(huán)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(huán)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(zhì)，在環(huán)刀的外周壁與第一腔室的內(nèi)周壁及第二腔室的內(nèi)周壁之間設(shè)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(huán)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(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(shè)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(dǎo)型溢流閥或直動型溢流閥，優(yōu)選采用先導(dǎo)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(shè)置于蓄水裝置能夠承接其出水的范圍內(nèi)，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(huán)利用及節(jié)約將水由其它盛水裝置再導(dǎo)入蓄水裝置所需能耗等方面考慮，優(yōu)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(shè)置于蓄水裝置能夠承接其出水的范圍內(nèi)。所述的減壓閥優(yōu)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(jié)構(gòu)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(nèi)周壁上開設(shè)至少一道環(huán)形凹槽，在第二腔室的內(nèi)周壁上開設(shè)至少一道環(huán)形凹槽，將密封件置于所述的環(huán)形凹槽中。所述的密封件的數(shù)量與環(huán)形凹槽的數(shù)量相當(dāng)。優(yōu)選是在第一腔室的內(nèi)周壁和第二腔室的內(nèi)周壁上分別開設(shè)二道環(huán)形凹槽。所述的密封件可以是現(xiàn)有技術(shù)中常用的密封件，通常為O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(jié)構(gòu)中，