一种可施加压应力的多孔隙介质渗透装置的制作方法

本实用新型属于水土保持及土力学领域，尤其是涉及一种可施加压应力的多孔隙介质渗透装置。

背景技术：

土体或其他多孔隙介质在流水或其他流体冲蚀作用下，其渗透性及微观结构将发生变化，从而影响整体的工程特性及安全性，压应力下的渗透现象在实际工程中较为常见。

目前对于土体或其他多孔隙介质在有压应力件下的渗透劣化、破坏以及形态变化的试验并不成熟，并无较有针对性的试验方法和试验设备，已有的试验可控性较差。

因此，需要设计一种试验装置，能够较为真实的反应多孔隙介质在流体的冲蚀作用下以及在压应力的条件下的稳定性的演变规律，同时增强试验的可控性，是我们需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可施加压应力的多孔隙介质渗透装置，解决了现有技术中无较有针对性的试验设备对多孔隙介质在有压应力的条件下的渗透劣化、破坏以及形态变化进行试验的问题。本实用新型可以较为真实的反应多孔隙介质在有压应力的条件下的渗透劣化，能够提高试验效率，减少试验成本，增强试验的可控性。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种可施加压应力的多孔隙介质渗透装置，由左到右依次连通设置有进水口、上游缓冲区、土样室、下游缓冲区以及出水口；土样室的下部固定设有土样放置平台，土样室的上部设有能够沿土样室内壁上下移动的压力加载平台。

上游缓冲区和土样室之间通过上游透水隔网隔开，土样室和下游缓冲区之间通过下游透水隔网隔开，上游缓冲区和下游缓冲区内均填充有骨料，上游透水隔网和下游透水隔网的网孔孔径均小于骨料的粒径。

更进一步地，本实用新型的特点还在于：

土样的外部尺寸与土样室的内部尺寸相匹配，使得土样刚好能够放入土样室中。

土样室的横截面为矩形，土样室内放置的土样为六面体形。

土样放置平台的上端面以及压力加载平台的下端面均设有防水件。

骨料为细骨料。

进水口处和出水口处均设有开闭阀门。

进水口与有压水源或无压水源连接。

上游透水隔网以及下游透水隔网均为钢网。

进水口、上游缓冲区、土样室、下游缓冲区以及出水口均采用透明材质。

透明材质为高强度有机玻璃或钢化玻璃。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供的一种可施加压应力的多孔隙介质渗透装置，通过在土体试样的上下游设置上游缓冲区和下游缓冲区，减缓了流速差异对试样产生的差异性侵蚀，并能有效阻断土体试样在含水率过高后在重力作用下坍塌而影响试验。通过在土样室的上部和下部设置土样放置平台和压力加载平台，可以较为真实的模拟多孔隙介质在有压应力的条件下的渗透劣化。结构简单、操作灵活安全，占地较小，在应用后，能够提高试验效率，减少试验成本，增强试验的可控性，具有良好的使用和推广价值。

进一步地，土样的外部尺寸与土样室的内部尺寸相匹配，使得土样刚好能够放入土样室中。由于土样将土样室填满，避免了流体从未填满的部位留过，保证了试验结果的精确性。

进一步地，上游缓冲区和下游缓冲区选用细骨料，使得水的流速适中，既不会太快，也不会太慢。

进一步地，进水口、上游缓冲区、土样室、下游缓冲区以及出水口均采用透明材质，便于观察试样在渗透过程中的变化情况。

附图说明

图1本实用新型所提供的一种可施加压应力的多孔隙介质渗透装置的纵截面示意图；

图2本实用新型所提供的一种可施加压应力的多孔隙介质渗透装置的俯视示意图。

其中，1、进水口；2、上游缓冲区；3、上游透水隔网；4、土样室；5、下游透水隔网；6、下游缓冲区；7、出水口；8、土样放置平台；9、压力加载平台。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1、2，本实用新型提供了一种可施加压应力的多孔隙介质渗透装置，由左到右依次连通设置有进水口1、上游缓冲区2、土样室4、下游缓冲区6以及出水口7；土样室4的下部固定设有土样放置平台8，土样室4的上部设有能够沿土样室4内壁上下移动的压力加载平台9。上游缓冲区2和土样室4之间通过上游透水隔网3隔开，土样室4和下游缓冲区6之间通过下游透水隔网5隔开，上游缓冲区2和下游缓冲区6内均填充有骨料，上游透水隔网3和下游透水隔网5的网孔孔径均小于骨料的粒径。

使用时，向土样室4中放入需要进行常规渗透或渗透破坏试验的土体试样或其他多孔介质试样，在这里，土样室4下方为土样放置平台8，处于静止状态，用于放置土样，土样放置平台8应严格防水，保证土样室4的密封性；

在土样装入土样室4后，压力加载平台9放置在土样上方，沿竖向施加一定的压力，从而使得土体试样内部产出压应力，进行渗透试验。压力加载平台9应严格防水，保证土样室4的密封性。

需要说明的是，土样放置平台8和压力加载平台9进行严格防水的方式为：在土样放置平台8的上端面以及压力加载平台9的下端面设置防水件。具体地，该防水件可以是套设在压力加载平台9下端面上的橡胶层，防止流体从压力加载平台9以及压力加载平台9与土样室的缝隙处流出。

在这里，上游透水隔网3用于隔开上游骨料与土体试样。下游透水隔网 5用于隔开下游骨料与土体试样，上游透水隔网3和下游透水隔网5的网孔孔径均小于骨料的粒径，避免试验过程中骨料与土体混合或骨料透过隔网进入试样中。

此处优选地，上游透水隔网3以及下游透水隔网5均为钢网。钢网具有较大的强度及刚度，从而在施加应力的时候不发生变形。

需要说明的是，由于水从进水口1进入开放空间后，不同地方流速差异较大，因此有必要设置上游缓冲区2，上游缓冲区2内填充骨料，用于减缓流速差异对试样产生的差异性侵蚀。

由于水渗透流过土体试样时，在重力的作用下，土体试样的下部受到的渗透作用力大，产生差异性侵蚀，因此有必要设置下游缓冲区6，下游缓冲区6内填充骨料，能够有效阻断土体试样在含水率过高后在重力作用下坍塌从而影响试验。并有效避免由于介质突变引起的差异性侵蚀，如缓减流速突变引起的试验误差。

更进一步地，本实用新型的特点还在于：

土样的外部尺寸与土样室4的内部尺寸相匹配，使得土样刚好能够放入土样室4中。土样室4的横截面为矩形，从而可以放入与其尺寸相当的六面体试样。在这里，由于土样将土样室4填满，避免了流体从未填满的部位留过，保证了试验结果的精确性。

骨料为细骨料，用于缓解流体进入后直接对试样冲蚀产生的误差，选用细骨料使得水的流速适中，既不会太快，也不会太慢。需要说明的是，上游及下游的骨料均为在制作本实用新型的设备时直接置入，从而减少试验的操作过程，节约试验时间。

进水口1处和出水口7处均设有开闭阀门。需要说明的是，进水口1为对土体试样进行冲蚀的流体提供进入通道，在进行试验时，先将试样放入试样室，并施加预应力之后，打开阀门，结束后关闭阀门，进水口1与有压水源或无压水源相连，从而提供有压或无压渗流条件。出水口7用于将下游的积水排出，其上设置的开闭阀门，一般处于打开状态，从而使得内部流体及时排出。

进水口1、上游缓冲区2、土样室4、下游缓冲区6以及出水口7均采用透明材质。优选地，透明材质为透明可见的优质高强度有机玻璃或钢化玻璃，从而便于观察试样在渗透破坏过程中的变化情况。

综上所述，本实用新型提供的一种可施加压应力的多孔隙介质渗透装置，通过在土体试样的上下游设置上游缓冲区2和下游缓冲区6，减缓了流速差异对试样产生的差异性侵蚀，并能有效阻断土体试样在含水率过高后在重力作用下坍塌而影响试验。通过在土样室4的上部和下部设置土样放置平台8 和压力加载平台9，可以较为真实的模拟多孔隙介质在有压应力的条件下的渗透劣化。结构简单、操作灵活安全，占地较小，在应用后，能够提高试验效率，减少试验成本，增强试验的可控性，具有良好的使用和推广价值。