一种地下管道泄露试验装置及其使用方法

本发明涉及岩土试验，特别是涉及一种地下管道泄露试验装置及其使用方法。

背景技术：

1、随着我国城市化进程的加快发展，城市地下管道建设、道路建设以及城市隧道建设如火如荼，随之带来了一系列城市地面塌陷等灾害。城市地面塌陷危害大，严重影响到城市居民人身、财产安全。经对地面塌陷事故统计分析发现，55％的地面塌陷事故是由于城市供水管道破损渗漏。因此有必要开展相关室内试验研究，根治地下管线漏损引起地面塌陷的问题。

2、水压的不同对于存在漏水孔的管道外侧土层变形的影响较大，公开号为cn115372237a的中国发明专利公开了一下基于透明土的观测渗透侵蚀实验方法及装置，其通过粒子图像测速技术实现了对透明土渗透性的三维观测；利用透明土试验技术研究渗流过程中土体内任一位置的变形图、位移场、速度场，真实地模拟渗流过程并精确监测渗流场变化，可应用于防治渗透侵蚀。然而，其进水口设置在渗流腔上端，出水口设置在渗流腔下端，无法模拟土体下方的地下管道局部存在漏水孔的实际情况。因此，亟需一种能够对地下管道泄漏进行模拟，且能够调整水压的地下管道泄露试验装置。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种地下管道泄露试验装置，包括集水箱、侧壁设有漏水孔的水管、设有透明土的透明箱体和用于对所述透明箱体进行拍摄的粒子图像测速系统；所述集水箱设有溢流腔，所述水管的中部密封穿设在所述透明箱体的下部，所述水管的左端连接有用于向所述水管中充水的供水装置，所述水管的右端与所述溢流腔的底部连通，所述溢流腔的深度可调，以改变所述水管的右端水压，所述漏水孔位于所述透明箱体中，所述漏水孔中设有密封塞，所述密封塞位于所述水管中的一端连接有牵拉绳，所述牵拉绳的另一端从所述水管的右端穿入所述溢流腔，拉动所述牵拉绳可将所述密封塞从所述水管的右端拉出所述水管。

2、作为优选方案，所述集水箱包括集水箱本体，所述集水箱本体的中部密封插设有隔板，所述隔板将所述集水箱本体的内腔隔设为第一腔体和第二腔体，所述第一腔体形成所述溢流腔，所述隔板可上下伸缩以调节所述溢流腔的深度。

3、作为优选方案，所述第二腔体的底部与所述供水装置的进水端连通。

4、作为优选方案，所述透明箱体的内侧壁上下间隔布置有多个孔隙水压力计。

5、作为优选方案，所述供水装置包括变频水泵和储水箱，所述变频水泵的进口端与所述储水箱连通，所述变频水泵的出口端与所述水管的左端连通，所述变频水泵与所述漏水孔之间设有用于测量所述漏水孔上游位置处的水流流速的第一流速计。

6、作为优选方案，所述水管位于所述漏水孔和所述水管的右端口之间的位置处设有用于测量所述漏水孔下游位置处的水流流速的第二流速计。

7、作为优选方案，所述粒子图像测速系统包括激光发射器、第一相机和第二相机，所述激光发射器位于所述透明箱体的左侧，所述第一相机位于所述透明箱体的右方，所述第二相机位于所述透明箱体前方。

8、作为优选方案，所述水管为有机玻璃管。

9、一种上述的地下管道泄露试验装置的使用方法，包括以下步骤：

10、步骤s1、向透明箱体中加入特定颗粒级配的透明土；

11、步骤s2、开启供水装置，使得水流通过水管流入溢流腔，直至所述溢流腔内充满水，并稳定溢出；

12、步骤s3、拉动牵拉绳，将密封塞从漏水孔中拉出，通过粒子图像测速系统拍摄；

13、步骤s4、调整溢流腔的深度，重复所述步骤s1至所述步骤s3。

14、作为优选方案，所述步骤s3中，待第一流速计和第二流速计的数值稳定后再将所述密封塞从所述漏水孔中拉出。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

16、本发明的地下管道泄露试验装置，包括集水箱、侧壁设有漏水孔的水管、设有透明土的透明箱体和用于对透明箱体进行拍摄的粒子图像测速系统；集水箱设有溢流腔，水管的中部密封穿设在透明箱体的下部，水管的左端连接有用于箱水管中充水的供水装置，水管的右端与溢流腔的底部连通，溢流腔的深度可调，以改变水管的右端水压，通过溢流腔能够保证水管内的水压稳定，通过调整溢流腔的深度，能够改变水管内的水压，漏水孔位于透明箱体中，漏水孔中设有密封塞，密封塞位于水管中的一端连接有牵拉绳，牵拉绳的另一端从水管的右端穿入溢流腔，拉动牵拉绳可将密封塞从水管的右端拉出水管，从而避免在水流稳定前水管外侧的土体漏入水管，保证试验精度；因此，本发明的地下管道泄露试验装置能够对地下管道泄漏进行模拟，且能够调整水管内的水压，满足了地下管道渗漏的试验要求。

技术特征：

1.一种地下管道泄露试验装置，其特征在于，包括集水箱(1)、侧壁设有漏水孔的水管(2)、设有透明土的透明箱体(3)和用于对所述透明箱体(3)进行拍摄的粒子图像测速系统；所述集水箱(1)设有溢流腔(11)，所述水管(2)的中部密封穿设在所述透明箱体(3)的下部，所述水管(2)的左端连接有用于向所述水管(2)中充水的供水装置，所述水管(2)的右端与所述溢流腔(11)的底部连通，所述溢流腔(11)的深度可调，以改变所述水管(2)的右端水压，所述漏水孔位于所述透明箱体(3)中，所述漏水孔中设有密封塞(4)，所述密封塞(4)位于所述水管(2)中的一端连接有牵拉绳(5)，所述牵拉绳(5)的另一端从所述水管(2)的右端穿入所述溢流腔(11)，拉动所述牵拉绳(5)可将所述密封塞(4)从所述水管(2)的右端拉出所述水管(2)。

2.根据权利要求1所述的地下管道泄露试验装置，其特征在于，所述集水箱(1)包括集水箱本体，所述集水箱本体的中部密封插设有隔板(12)，所述隔板(12)将所述集水箱本体的内腔隔设为第一腔体和第二腔体(13)，所述第一腔体形成所述溢流腔(11)，所述隔板(12)可上下伸缩以调节所述溢流腔(11)的深度。

3.根据权利要求2所述的地下管道泄露试验装置，其特征在于，所述第二腔体(13)的底部与所述供水装置的进水端连通。

4.根据权利要求1所述的地下管道泄露试验装置，其特征在于，所述透明箱体(3)的内侧壁上下间隔布置有多个孔隙水压力计(6)。

5.根据权利要求1所述的地下管道泄露试验装置，其特征在于，所述供水装置包括变频水泵(71)和储水箱(72)，所述变频水泵(71)的进口端与所述储水箱(72)连通，所述变频水泵(71)的出口端与所述水管(2)的左端连通，所述变频水泵(71)与所述漏水孔之间设有用于测量所述漏水孔上游位置处的水流流速的第一流速计(73)。

6.根据权利要求1所述的地下管道泄露试验装置，其特征在于，所述水管(2)位于所述漏水孔和所述水管(2)的右端口之间的位置处设有用于测量所述漏水孔下游位置处的水流流速的第二流速计(74)。

7.根据权利要求1所述的地下管道泄露试验装置，其特征在于，所述粒子图像测速系统包括激光发射器(81)、第一相机(82)和第二相机(83)，所述激光发射器(81)位于所述透明箱体(3)的左侧，所述第一相机(82)位于所述透明箱体(3)的右方，所述第二相机(83)位于所述透明箱体(3)前方。

8.根据权利要求1所述的地下管道泄露试验装置，其特征在于，所述水管(2)为有机玻璃管。

9.一种权利要求1至8任一项所述的地下管道泄露试验装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的地下管道泄露试验装置的使用方法，其特征在于，所述步骤s3中，待第一流速计(73)和第二流速计(74)的数值稳定后再将所述密封塞(4)从所述漏水孔中拉出。

技术总结
本发明涉及岩土试验技术领域，特别是涉及一种地下管道泄露试验装置及其使用方法，地下管道泄露试验装置包括集水箱、侧壁设有漏水孔的水管、设有透明土的透明箱体和用于对透明箱体进行拍摄的粒子图像测速系统；集水箱设有溢流腔，水管的中部密封穿设在透明箱体的下部，水管的左端连接有用于箱水管中充水的供水装置，水管的右端与溢流腔的底部连通，溢流腔的深度可调，漏水孔位于透明箱体中，漏水孔中设有密封塞，密封塞位于水管中的一端连接有牵拉绳，牵拉绳的另一端从水管的右端穿入溢流腔，拉动牵拉绳可将密封塞从水管的右端拉出水管，从而避免在水流稳定前水管外侧的土体漏入水管，保证试验精度。

技术研发人员：林存刚,龚婉仪,彭程,黄林冲,陈瑜,梁禹,赵辰洋
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15