一种模拟变水头透水土层潜水地层室内回灌系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及室内回灌模型系统，特别涉及一种模拟变水头透水土层潜水地层室内回灌系统。
【背景技术】
[0002]工程中基坑降水过程会形成一个以基坑为中心的降落漏斗，进而引起周围建筑物以及地面不均匀沉降，易给建筑物安全带来严重威胁，且降水过程浪费大量水资源。回灌法凭借施工简便、控制地面沉降效果好、节约水资源等显著优点，广泛应用于解决工程降水引起地面沉降的问题。不同地质条件决定回灌方式的不同，因此合理选择回灌方式、回灌压力、回灌量来解决相应的工程问题成为目前研究的重点与难点。现场回灌试验耗时久、费用高、影响因素复杂，很难控制单一变量得到相应的回灌效果，故通过室内模型试验手段研究回灌方式、回灌压力与回灌量对回灌效果的影响是必要的，用试验结果指导工程实践；同时，回灌井设置在降水影响半径以内才能有效控制降水产生的沉降漏，故实际回灌井是在水头变换、有水位差的条件下回灌的，具体如图2所示，基坑21产生沉降漏，回灌井10设置在实际基坑降水产生的沉降漏斗曲线22的斜面上，而现有的试验单纯变水头回灌，不能模拟工程真实情况，得出的结论与实际工程有偏差，不能很好地指导工程实践。
[0003]现场试验对地表沉降，回灌影响范围，回灌后的地下水位线的重要参数的控制较为复杂，影响因素多，且耗时耗力。现场试验的回灌井对其地层造成的影响是不可恢复的，不可重复利用。且回灌过程中的一些参数不好观测，如下述:(I)回灌后地下水位的观测较复杂，过多过密的观测井会对地层渗透性造成影响，过少的观测井会影响地下水位线的准确性；(2)现场试验的回灌影响范围较大，且不好确定，无法准确测量大范围内的地表沉降起伏。
[0004]相比较模型试验具有易观测、参数好控制等优点，目前有关回灌的模型试验存在以下缺点:
[0005]1、模型试验无法模拟真实变水头边界；
[0006]2、模型试验无法模拟实际基坑降水产生水位差后的真实回灌情况；
[0007]3、模型试验无法模拟实际回灌时的定流量回灌的情况。
[0008]目前的模型试验由于存在上述不足，因此往往难以反映回灌的真实情况。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型的目的就是为了提供一种能模拟在水位差作用下回灌井回灌后地层水位变化情况的回灌系统，能控制单一变量的，得出不同变量对回灌效果不同影响的模拟变水头透水土层潜水地层室内回灌系统。
[0010]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0011]—种模拟变水头透水土层潜水地层室内回灌系统，包括水平设置的模型槽，在模型槽内竖直设有两块透水板，一侧的透水板与模型槽之间形成进水槽，另一侧的透水板与模型槽之间形成出水槽，进水槽和出水槽内的水流量均通过阀门控制，在两块透水板之间填充有砂卵石土层，在砂卵石土层中竖直设有回灌井，回灌井通过回灌管路与水源连接；砂卵石土层是透水系数好的土层，可更好地得到回灌试验结果，通过进水槽和出水槽形成水位差，继而形成变水头条件。
[0012]进一步地，在所述砂卵石土层中竖直设有若干个水位观测计，用于观测回灌后砂卵石土层水位变化。
[0013]进一步地，在所述回灌井的顶端设有回灌井端盖，在回灌井端盖上设有抽真空孔，通过抽气孔将回灌井内的空气抽空，防止气堵，回灌井通过回灌管路与水栗相连。
[0014]进一步地，在所述进水槽上设有进水管，在进水管上设有进水管阀门。
[0015]进一步地，在所述出水槽上设有出水管，在所述出水管上设有出水管阀门。
[0016]进一步地，所述回灌管路与水源之间设有水栗，在回灌管路与水栗之间设有流量控制阀门，水栗可控制注水速率实现回灌量控制。
[0017]进一步地，在所述透水板与所述砂卵石土层之间铺设有隔栅和无纺土工布，有效避免了砂卵石土层内砂石进入到进水槽或是出水槽中。
[0018]进一步地，在所述回灌管路与所述流量控制阀门之间设有流量传感器和压力传感器，流量传感器、压力传感器和流量控制阀门分别与控制中心单独连接，在所述砂卵石土层的表面设有多个用于测量砂卵石土层沉降值或隆起值的位移计。
[0019]进一步地，在所述进水槽和所述出水槽的侧壁上均设有刻度线。
[0020]本实用新型的工作原理是:进水箱高于模型槽高度，形成一定压力，水通过进水管压入模型槽内，在模型槽一侧形成水体，水体渗入砂卵石层中，通过进水管阀门控制水位高低，形成潜水含水层水位；模型槽中出水槽右侧下部与右侧壁上通过弯管连接出水管，使砂卵石土层两侧形成稳定的水位差，形成实际土层中变水头边界条件；打开水栗，进行回灌试验，通过水栗向回灌井内提供恒定的注水速率，通过控制注水速率实现回灌量控制；在回灌过程中，实时监测水位观测计中水位值；通过控制回灌水流流速与回灌量控制回灌压力，可以实现定压力回灌；根据位移计监测地表沉降值与隆起值，在一次试验完成后，通过出水管排水后，再进行第二次试验，通过多组试验得出回灌速率与回灌水位线的关系公式，为现场施工提供一定的依据。
[0021]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0022]I)本试验可模拟实际工程中有代表性的地层进行回灌试验，通过进水槽和出水槽的设置形成水位差，既形成实际土层中变水头边界条件，与实际工程相符，代表性更强，通过实验得出的参数，如水位变化、地表沉降变化值可用作回灌效果分析中，得出结果可指导实际地质情况相似的工程应用，实际应用性较强。
[0023]2)通过回灌管路上的压力传感器与流量传感器所发出信号，控制中心相应实时流量与压力，再通过流量阀与水栗频率控制回灌压力与回灌量，得出不同压力与回灌量下的回灌水位与地表沉降值等准确数据，进而分析得到适宜该土层的回灌压力与回灌量。该方法控制的变量可以为单一变量，研究不同变量对回灌效果的影响，得出试验参数较准确，结果好分析。而现场试验地形条件复杂，影响因素多元，结果不好控制。
[0024]3)本实用新型可以通过移动回灌井的位置，观测不同回灌井的位置对回灌后水位线的变化以及地表沉降值与隆起值的变化，得到回灌井位置对回灌效果的影响，为工程提供指导，试验条件好实现，节省工期与成本，试验材料可重复利用，优势较显著。
[0025]4)对回灌过程中的压力与流量进行智能化监测，通过信号传输将实验数据转化为实时流量、实时压力与累计注水量，更加智能，减少人为读数对试验数据造成的误差，使试验结果更可靠。
[0026]5)因设置在出水槽底部的出水管可以将回灌系统内的水排出，能重复进行试验，通过多次试验求得回灌压力和回灌量的平均值，更好地指导现场施工。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型的整体示意图；
[0028]图2为实际回灌井设置的示意图；
[0029]图中:1、模型槽；2、刻度尺；3、透水板；4、水栗；5、流量控制阀门；6、压力传感器；7、流量传感器；8、回灌井端盖；9、回灌管路；10、回灌井；11、进水箱；12、进水管；13、进水管阀门；14(16)、出水管；15(17)、出水管阀门；18、水位观测计；19、位移计；20、控制中心，21.基坑，22.实际基坑降水产生的沉降漏斗曲线。
【具体实施方