风沙地下水相互作用试验装置及试验方法_3

文档序号:9451237阅读:来源:国知局
如图9所示,粘接板上布置有空洞,可以是一个圆形空洞(如图10所示),多个圆形空洞(如图11所示),多个矩形空洞(如图12所示),椭圆形等;这些空洞与面板的过渡为光滑过渡,如图13所示。
[0080]泥沙粘接板与面板X1X2X3X4和XI’ X2’ X3’ X4’的镶嵌方式为:所述泥沙粘接板两侧有圆凸点,面板上有圆凹坑,如图14截面图所示,圆凸点对准圆凹坑进行镶嵌固定。
[0081]飘沙收集系统,LMCN-L'M’ C’ N’(如图 15 所示)由侧板 LMCN,MM’ C’ C,M’ L’ N’ C’,L’ LNN’构成,在四个侧板的上部有翼片,四个侧板和翼片在相接触处焊接,翼片上有螺钉孔d3 和 d4o
[0082]试验装置通过螺钉中间加一垫片,将前面板B⑶E,下面板BCC’ B’,后面板B’ C’ D’ E’,端面板CC’ D’ D-ClCl' Dl’ Dl和飘沙收集系统进行紧固,中间有垫片,不漏水不漏气。
[0083]另一方面,上面板EDD’E’(如图6所述),设置有喷水口 32、加沙口 33、冷凝管34、和热辐射灯35 ;喷水口与外部的水管,可以直接喷水,也可以采用超声波喷雾方式加水,通过控制发生装置的电流或者电压的大小,来控制水雾的添加量和添加速度;加沙口上部设有加沙传送皮带,通过控制皮带机的传送速度来控制加沙速度;冷凝管与外部的加热和制冷管相连,内部充有冷凝剂通过压缩机进行制冷或者加热;热辐射灯对泥沙和风沙加热,通过调节电压电流来控制加热灯的加热速度;
[0084]其中,在风沙启动区,可以对风进行加水和加沙。
[0085]风沙淤积粘接区内,风沙可以降落沉积,在地下水的作用下,被粘接,并逐渐形成一定形态的沉积沙丘。
[0086]试验前,如果需要可以在风沙淤积粘接区铺设或者播撒一定厚度、一定形态的沙。
[0087]风沙飘落后沉积在风沙收集区,试验结束后,对其收集,进行分析测试。
[0088]地下水渗流区内,地下水进行渗流。
[0089]以下分别介绍各系统的结构与功能。
[0090]鼓风系统
[0091]采用鼓风机,向试验区内送风,为了使风平稳顺畅,需要在入口截面上布置有间隔的多层格栅。
[0092]加沙系统
[0093]利用吹来的风,在加沙区进行加沙;加沙的方式为两种:一种是在加沙区的顶部进行直接撒沙,
[0094]在风沙启动区的顶部,分别设置有几道撒沙窗口,通过电机皮带传送机构,将沙输送到撒沙窗口进行撒沙;撒沙的时间,根据试验需要为试验前的准备阶段或者是试验的过程中。另一种是试验前直接在底部铺沙;可以铺设试验所需的形态。
[0095]加沙系统中所加的沙,可以添加水以满足试验所需的含水量。
[0096]整个加沙传输装置密封在一个大的罩体内,保证气压的稳定。
[0097]加水系统
[0098]加水系统分为两种方式进行加水,一种是所加的沙根据需要提前加入一定量的水,以满足一定含水量要求;如果试验需要干燥的沙,则不需要添加水;另一种是采用超声波喷雾方式在加水系统的顶部向下加水雾,经过试验前的多次尝试,最终来确定超声波的电流或者电压的大小,进而通过调整电流或电压来控制水雾的添加量和添加速度;两种加水方式可以单独采用,也可以同时使用。整个加水系统与加沙装置一块密封在一个大的透明罩体内,保证气压的稳定。
[0099]地下水渗透系统
[0100]地下水渗流系统中,有一个空腔,内盛同样的泥沙颗粒,堆积填筑形成沙土体;此空腔为圆柱体或者是长方体;空腔体的上表面镶嵌并紧固有风沙淤积吸附粘接板;在腔体除上表面的其他的5个表面上设置有多个进出水口 ;在相互垂直的两个方向上有进出水口,通过调整进出水口连接的水管的高度,形成3维6个方向上的水的渗流,分别为前后左右上下3维、正反6个方向;同时在腔体的底部设置有单独的多个进出水口,用于进水或者是出水,可以进行几个水口的开、关、进水、出水的组合;能够营造饱和、非饱和渗流区域,能够形成各种复杂的渗水路径,比如直线、环形、垂直等路径,。
[0101]另外,风沙淤积吸附粘接板是镶嵌、可拆卸式的,外形可以为矩形(如图2所示)板、方形板、圆形板(如图3所示)、椭圆形等形状,表层用胶水粘接一定厚度同样的试验用沙;同时在板上开有方形孔、圆形孔(如图4所示)、椭圆形孔、长条形孔(如图5所示)的裸露面,数量为一个或者多个;在裸露面处的板表层与底层的交界位置处,采用流线面进行过渡,如图5中的截面A-A在图6中所示;
[0102]沙水作用体
[0103]沉积区腔体与地下水腔体,整体固定在一块组成试验的核心结构:沙水作用体,在与前部的起沙区之间有竖直向小导轨,在底部有液压传力装置,可以将沙水作用体整体向上、向下推拉。
[0104]飘沙收集系统
[0105]在设备的出口末端,对出口中的风沙进行收集,可以对沙进行后续的颗粒分析。
[0106]升降温系统
[0107]升降温系统包含三部分:一部分是对整个装置进行整体的温度控制,这部分主要是通过试验室内的空调和暖气对试验室内的温度的大致粗略控制,基本满足试验系统的整体温度控制,可以调整设备的温度调控范围;另一部分是对进入设备的空气、水雾温度精确控制;第三部分是试验区顶部的热量辐射吸收控制带所进行的温度辐射的精确控制。
[0108]热量辐射吸收控制带
[0109]此带上铺设有细管,内灌注R600a,细管的下部铺设有导热性能好的金属板,用压缩机进行循环压缩,可以实现升温和降温的控制;升温可以对风沙沉积区进行热量的辐射加热,降温可以吸收来自风沙沉积区的热量。
[0110]监测控制系统
[0111]可以实现温度、风速、加雾量、加沙量、沉积沙量、回收沙量、地下水流速、水压力、沉积堆积沙丘含水量的实时监测、控制和记录。
[0112]可以监测记录沙水作用体的位移,沙水作用体的推拉力。
[0113]整个试验装置用垫块、夹板、螺柱、螺母进行固定(如图16所示),固定装置在空腔通道范围内可以整体安装也可以部分安装,可以使装置具有较好的整体稳定性,并可以很好的固定在试验支架上。
[0114]在本发明的【具体实施方式】中,地下水可以由无粘性或粘性液体替代,如胶水,盐水等。
[0115]而本专利文件中所述的沙,包括风中的沙和渗流系统中的沙,包括常规的沙和砾石碎石;沙和渗流系统中的沙和砾石碎石可以是相同的,也可以是不同的,也可以是两种以及多种的组合。
[0116]为了使用本发明的风沙地下水相互作用试验装置,试验方法包括步骤:
[0117]第I种试验步骤:
[0118]1.将装置进行组装:组装顺序是,先将地下水渗流箱安装完毕,渗流箱的活动底板安装在液压机上,并固定好;在渗流箱活动底板上部空腔中填筑试验用土、碎石等多孔材料;将粘接板表面粘接颗粒;将下面板BCC’B’与粘接板、地下水渗流箱、飘沙收集系统固定在一起;将后面板B’ C’ D’ E’、前面板B⑶E、上面板EDD’ E’固定好,四个面板的固定采用钢箍进行紧固(如图16所示);将进出水管37,36接通进水阀门,通水。
[0119]2.按照一定的试验要求,调整试验参数:温度、风速、加雾量速、加沙量速、沉积沙量、回收沙量、地下水流速大小和方向、水压力,进行试验;
[0120]3.试验结束后,对飘沙收集系统中收集的沙进行称量获得其重量;将面板拆除,将地下水渗流箱整体拆下,进出水管对地下水渗流腔体内的孔隙度进行测量,最终得到其孔隙度分布。
[0121]第2种试验步骤:
[0122]与第一种试验步骤相同,只是泥沙粘接板去除;活动板的下部液压机的顶力下,墙体内的土壤上下运动,得到相关试验参数和结果;
[0123]本发明还公开了两种风沙地下水相互作用试验方法。
[0124]试验方法一:分析水成沙丘与沙丘聚水的机理关系。
[0125]水成沙丘试验
[0126]沉积区嵌板固定,表面平整,堆积或撒沙均匀一层;
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