可调节静荷载条件的土体中管线破裂渗水模拟设备

本技术属于地下岩土工程设备，具体涉及可调节静荷载条件的土体中管线破裂渗水模拟设备。

背景技术：

1、为了安全及节约地面空间，通常情况下，市政给水管线、排水管线、雨水管线埋设于地下。由于不易监测与检修，管线易老化，产生漏损，由此带来的漏损口处的土水相互作用机理有待研究。

2、现有技术中的实验设备多针对管线周边土体为一定级配的砂土的情况，通过观察空洞的大小与发展情况进行研究。而黄土相对砂土作为研究管线破裂渗水的实验材料，具有实验时间长、现象不明显、含水率变化缓慢、土体含水率影响大等特点。

3、本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

4、现有技术中的实验设备往往将漏损口设置在模型箱边缘用于观察实验现象，忽略了模型箱内壁的毛细作用对渗流的影响。

5、现有技术中的实验设备且对于较少考虑管线流量的监测与土体含水率的变化，对于漏损口附近水的渗流过程，无法进行研究。

6、现有技术中大多仅以砂土为实验材料，未考虑到可能遇到的黄土的情况。现有技术中大多忽视上部荷载对于管线渗水引发破坏的影响。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供可调节静荷载条件的土体中管线破裂渗水模拟设备，在对黄土地区的地下管线破裂渗水规律模拟时，易于控制，误差较小。

2、本实用新型所采用的技术方案是，可调节静荷载条件的土体中管线破裂渗水模拟设备，包括供水系统和模型箱，模型箱用于装载土体，供水系统连接供水管一端，供水管另一端贯穿模型箱内，供水管穿过模型箱的一端连接出口阀门，供水管位于模型箱内的部分开设多个漏损口，模型箱正上方连接反力系统。

3、本实用新型的特点还在于：

4、供水系统包括上方开口的收集水箱，收集水箱通过水泵依次连接泵水管、供水箱，供水箱位于收集水箱上方开口正上方，且收集水箱上方开口面积不小于供水箱竖向最大截面积，供水箱底部进口阀门连接供水管。

5、供水管上连接流量计。

6、供水箱底部连接支架。

7、模型箱包括用于装载土体的模型箱主体，模型箱主体底部开设排水孔，模型箱主体侧壁开设开口，模型箱主体通过开口连接供水管，供水管埋设于土体内，模型箱主体上方固定连接环形铁片，环形铁片通过伸缩性支架连接百分表，百分表位于土体表面，还包括压力传感器，压力传感器埋设于土体表面内。

8、模型箱主体底部连接镂空的架高板，架高板底部连接铁支座。

9、模型箱主体内位于土体内靠近供水管位置处还设置土壤水分传感器。

10、反力系统包括连接铁支座的支撑柱，支撑柱上端焊接反力梁，反力梁底部正对土体连接液压千斤顶，液压千斤顶底部连接传载块。

11、本实用新型的有益效果是：

12、本实用新型可调节静荷载条件的土体中管线破裂渗水模拟设备中，供水管贯通整个模型箱的内部，在供水管上开设多个漏损口，通过漏损口将供水系统中的水渗入模型箱的土体内，通过反力系统对土体施加压力，通过压力传感器、百分表、土壤水分传感器测量土体含水率变化以及沉降参数变化；本实用新型设备使用过程中，土体受压力大小易控制；本实用新型模拟设备中还采用流量计测量水流量，能够提高测量精度；还具有操作简单的优点。

技术特征：

1.可调节静荷载条件的土体中管线破裂渗水模拟设备，其特征在于，包括供水系统(1)和模型箱(2)，所述模型箱(2)用于装载土体，所述供水系统(1)连接供水管(17)一端，所述供水管(17)另一端贯穿模型箱(2)内，所述供水管(17)穿过模型箱(2)的一端连接出口阀门(19)，所述供水管(17)位于模型箱(2)内的部分开设多个漏损口，所述模型箱(2)正上方连接反力系统(3)。

2.根据权利要求1所述可调节静荷载条件的土体中管线破裂渗水模拟设备，其特征在于，所述供水系统(1)包括上方开口的收集水箱(11)，所述收集水箱(11)通过水泵(12)依次连接泵水管(13)、供水箱(14)，所述供水箱(14)位于收集水箱(11)上方开口正上方，且收集水箱(11)上方开口面积不小于供水箱(14)竖向最大截面积，所述供水箱(14)底部进口阀门(16)连接供水管(17)。

3.根据权利要求2所述可调节静荷载条件的土体中管线破裂渗水模拟设备，其特征在于，所述供水管(17)上连接流量计(18)。

4.根据权利要求2所述可调节静荷载条件的土体中管线破裂渗水模拟设备，其特征在于，所述供水箱(14)底部连接支架(15)。

5.根据权利要求1所述可调节静荷载条件的土体中管线破裂渗水模拟设备，其特征在于，所述模型箱(2)包括用于装载土体的模型箱主体(21)，所述模型箱主体(21)底部开设排水孔，所述模型箱主体(21)侧壁开设开口，所述模型箱主体(21)通过开口连接供水管(17)，所述供水管(17)埋设于土体内，所述模型箱主体(21)上方固定连接环形铁片(26)，所述环形铁片(26)通过伸缩性支架连接百分表(27)，所述百分表(27)位于土体表面，还包括压力传感器(25)，所述压力传感器(25)埋设于土体表面内。

6.根据权利要求5所述可调节静荷载条件的土体中管线破裂渗水模拟设备，其特征在于，所述模型箱主体(21)底部连接镂空的架高板(22)，所述架高板(22)底部连接铁支座(23)。

7.根据权利要求5所述可调节静荷载条件的土体中管线破裂渗水模拟设备，其特征在于，所述模型箱主体(21)内位于土体内靠近供水管(17)位置处还设置土壤水分传感器(24)。

8.根据权利要求5所述可调节静荷载条件的土体中管线破裂渗水模拟设备，其特征在于，所述反力系统(3)包括连接铁支座(23)的支撑柱(34)，所述支撑柱(34)上端焊接反力梁(32)，所述反力梁(32)底部正对土体连接液压千斤顶(31)，所述液压千斤顶(31)底部连接传载块(33)。

技术总结
本技术公开了可调节静荷载条件的土体中管线破裂渗水模拟设备，包括供水系统和模型箱，模型箱用于装载土体，供水系统连接供水管一端，供水管另一端贯穿模型箱内，供水管穿过模型箱的一端连接出口阀门，供水管位于模型箱内的部分开设多个漏损口，模型箱正上方连接反力系统；其中，供水系统能向供水管输送给定压力水头流体；供水管贯通整个模型箱的内部，可调节供水管在模型箱的位置，且供水管上可设置不同形状、尺寸的裂缝，流体通过裂缝渗入模型箱内的土体中，反力系统可对土体进行加载，通过监测设备记录数据并观察实验现象。本技术用于提供一种结构简单，适合黄土作为实验材料的可调节静荷载条件的土体中管线破裂渗水模拟设备。

技术研发人员：陈睿迪,刘奉银,崔靖俞,王爽爽
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：20230308
技术公布日：2024/1/15