泥石流拦砂坝坝基土横向渗透试验装置的制作方法

本实用新型涉及地质仪器领域，特别涉及一种泥石流拦砂坝坝基土横向渗透试验装置。

背景技术：

泥石流重力式拦砂坝在目前泥石流防治工程中应用范围最广，坝体通常修建在原泥石流堆积体上，其本质为宽级配土。由于泥石流本身及宽级配土体的特殊性质，其坝下渗流问题一直鲜有人涉及。

泥石流来流后堆积于重力坝坝前，液体先在泥石流堆积体中向下渗透，而后在横向水头压力作用下在重力坝坝基土中产生横向渗透，该过程分两种情况：①泥石流来流前有洪水或长流水作用在库内，存在短时常水头作用在坝前堆积体上；②泥石流来流后无继续降雨，则水头逐渐降低，坝基土中孔隙水压随时间消散。

针对上述问题，目前已有的渗透仪无法满足需求，因此需要一种能同时满足常、变水头且适用于泥石流坝基土横向渗透的简单、易操作的室内渗透仪，作为探究不同情况下泥石流坝基渗透的工具。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种泥石流拦砂坝坝基土横向渗透试验装置，以解决现有技术中无法同时满足常、变水头的问题。

本实用新型提供了一种泥石流拦砂坝坝基土横向渗透试验装置，包括竖向渗透箱、横向渗透箱、孔隙水压力传感器、透水板、防蒸发集水器和电子秤，竖向渗透箱的下端与横向渗透箱的一端连接，竖向渗透箱的内部与横向渗透箱的内部连通；竖向渗透箱上设置有进水管和溢流管；透水板沿竖直方向设置在横向渗透箱的内部；孔隙水压力传感器置于横向渗透箱内；横向渗透箱的远离竖向渗透箱的一端安装有渗流水管，渗流水管的出口位于防蒸发集水器的顶部开口处；防蒸发集水器置于电子秤上。

优选地，泥石流拦砂坝坝基土横向渗透试验装置还包括用于拍摄电子秤读数的摄像机。

优选地，进水管和溢流管上均设置有阀门。

优选地，竖向渗透箱上由上至下依次设置有多个溢流管。

优选地，横向渗透箱包括箱体A和盖板A，盖板A盖在箱体A的顶部开口处，盖板A上设置有供孔隙水压力传感器的电缆穿过的通孔。

优选地，横向渗透箱的内部沿竖直方向还设置有竖向挡土板。

优选地，横向渗透箱的内部设置有竖向安装槽，竖向挡土板上下活动地安装在竖向安装槽内。

优选地，横向渗透箱的顶部开口处沿水平方向活动地设置有横向挡土板。

优选地，盖板A通过密封圈安装到箱体A的顶部开口处。

优选地，透水板上开设有多个透水孔。

本实用新型可同时满足坝基土常水头试验和泥石流作用在坝基土上的变水头试验的需求，其数据测量更为先进，不需要人为读取测压管刻度，具有结构简单、操作便捷的特点。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的一个优选实施例的剖视图。

图中附图标记：1、竖向渗透箱；2、横向渗透箱；3、孔隙水压力传感器；4、透水板；5、防蒸发集水器；6、电子秤；7、进水管；8、溢流管；9、渗流水管；10、摄像机；11、阀门；12、箱体A；13、盖板A；14、通孔；15、竖向挡土板；16、横向挡土板；17、箱体B；18、盖板B；19、支柱；20、压力式按扣；21、密封圈。

具体实施方式

针对现有技术中的泥石流重力坝坝基土渗流的问题以及现有试验条件的欠缺，本实用新型提出了一种满足泥石流重力坝坝基土横向常、变水头渗透仪器，该仪器不但能满足上述研究需要，还具有结构简单、操作便捷、测试精准的优点。

请参考图1和图2，本实用新型提供了一种泥石流拦砂坝坝基土横向渗透试验装置，特别适用于泥石流重力坝基土常水头横向渗透及泥石流与坝基土耦合下变水头横向渗透试验。

该泥石流拦砂坝坝基土横向渗透试验装置包括竖向渗透箱1、横向渗透箱2、孔隙水压力传感器3、透水板4、防蒸发集水器5和电子秤6，所述竖向渗透箱1的下端与所述横向渗透箱2的一端连接，所述竖向渗透箱1的内部与所述横向渗透箱2的内部连通；所述竖向渗透箱1上设置有进水管7和溢流管8，进水管7和溢流管8可分别安装在竖向渗透箱1两侧中心轴上、高度上间隔一定距离；所述透水板4沿竖直方向设置在所述横向渗透箱2的内部；所述孔隙水压力传感器3置于所述横向渗透箱2内；所述横向渗透箱2的远离所述竖向渗透箱1的一端安装有渗流水管9，所述渗流水管9的出口位于所述防蒸发集水器5的顶部开口处；所述防蒸发集水器5置于所述电子秤6上。优选地，横向渗透箱2支撑在支柱19上。

防蒸发集水器5用于在进行泥石流变水头试验时由于渗透过程较长，防止液体蒸发，减轻渗流水量。电子秤6用于在于测量变水头渗透试验过程中渗流水的质量。

优选地，渗流水管9上设置阀门，用于在于渗透试验前期对坝基土进行饱和时，充当进水管从底部供水逆向饱和土体；渗透试验过程中充当渗流水出水管。

孔隙水压力传感器3置于横向渗透箱坝基土中，用于测量渗透过程中不同位置的孔隙水压力。优选地，渗流水管9设在横向渗透箱2的末端底部。优选地，所述透水板4上开设有多个透水孔。

如图1所示，优选地，所述横向渗透箱2包括箱体A12和盖板A13，所述盖板A13盖在所述箱体A12的顶部开口处，所述盖板A13上设置有供所述孔隙水压力传感器3的电缆穿过的通孔14，盖板A13置于箱体A12的顶部，这样，埋置于坝基土中的孔隙水压力传感器3的连接线可从通孔14中穿出，还可在安装孔隙水压力传感器3后采取密封措施以防止空气从通孔14的缝隙进入以及液体从通孔14中溢出。盖板A13可通过压力式按扣20与箱体A12固定，更优选地，压力式按扣20可沿着盖板A13的两侧布置。类似地，竖向渗透箱1包括箱体B17和盖板B18，盖板B18置于箱体B17的顶部。

竖向渗透箱1与横向渗透箱2连接成L形结构，横向渗透箱2用于铺装坝基土，竖向渗透箱1用于常水头试验盛装清水以及变水头试验中盛装泥石流，从而在竖向渗透箱1中水头压力作用下液体在坝基土中发生横向渗透。

优选地，进水管7安装在竖向渗透箱1一侧的中心轴上，与竖向渗透箱1的顶端间隔10cm，目的在于在常水水头试验期间供水保持水头不变，同时起到清理水槽的作用。优选地，所述竖向渗透箱1上由上至下依次设置有多个所述溢流管8，优选地，所述进水管7和溢流管8上均设置有阀门11，这样可在坝基土常水头试验时通过开关不同高度的溢流管的阀门，以改变渗透试验的水头高度。

优选地，所述泥石流拦砂坝坝基土横向渗透试验装置还包括用于拍摄所述电子秤6读数的摄像机10。摄像机10对准电子秤的屏幕，目的在于在变水头渗透试验过程中实时记录电子秤屏幕显示渗流水量的增量变化。

优选地，所述横向渗透箱2的内部沿竖直方向还设置有竖向挡土板15。

优选地，所述横向渗透箱2的内部设置有竖向安装槽，所述竖向挡土板15上下活动地安装在所述竖向安装槽内，以在变水头渗透完成后分段缷取坝基土样分析时隔断两侧土体。优选地，所述横向渗透箱2的顶部开口处沿水平方向活动地设置有横向挡土板16。竖向安装槽可紧贴横向渗透箱2的内壁两侧，间隔一定距离布置多条，高度比横向渗透箱2低5cm，目的在于固定透水板4及竖向挡土板15的位置，并充当横向挡土板16的支撑部件。优选地，透水板置于横向渗透箱2末端并与边壁距离5cm的位置处，以在前期饱和及渗透试验过程中充当透水拦土板，在允许液体通过的同时防止渗流作用下坝基土土体流出堵塞渗流水管。横向挡土板16插置于横向渗透箱2与竖向渗透箱1的交界处，并可左右移动，以在变水头试验完成后缷取竖向渗透箱1底部、横向渗透箱2左端的坝基土时，防止竖向渗透箱1中的泥石流往下流动。

优选地，所述盖板A13通过密封圈安装到所述箱体A12的顶部开口处。优选地，密封圈21围绕盖板A13的周向一圈设置，以防止空气从盖板A13四周的缝隙进入以及渗流水从缝隙溢出。

更优选地，本实用新型中的上述渗透仪主要部分(包括竖向渗透箱1、横向渗透箱2等)材料均采用透明有机玻璃，目的在于便于观察土体渗流及沉降现象及变化过程。

下面，通过两个具体的实施例，对本实用新型的使用及操作过程进行详细说明。

实例1：

在进行坝基土常水头试验时，首先将多孔透水板4安装在横向渗透箱2的末端的竖向安装槽处，在横向渗透箱2中铺装坝基土，在坝基土中埋置孔隙水压力传感器3，将孔隙水压力传感器3的连接线从盖板A13的通孔14中穿出，将盖板A13安装在横向渗透箱2的顶部。关闭竖向渗流箱中的进水管7，打开某一高度的溢流管8，将一定压力的自来水从横向渗透箱2底部的渗流水管9中逆向进水直至水位上升至溢流管8高度后停止供水，并检查盖板A13的密封性。若存在渗水现象，需及时采取密封措施；待孔隙水压力传感器3所测数据保持相等并不变后，打开渗流水管9放干末端存水，并通过进水管7供水保证竖向渗透箱1中水头不变，待孔隙水压力传感器3所测数据稳定后，接取一定时间段内末端渗流水管9渗出水量并测量，根据孔隙水压力传感器3所测孔隙水压以及渗流流量计算坝基土横向渗透系数；一次实验完毕后，可通过打开不同高度的溢流管8改变水头进行下一组常水头试验。

实例2：

在进行泥石流与坝基土耦合变水头渗透试验时，坝基土饱和部分过程与实施例1中相同，即首先将多孔透水板4安装在横向渗透箱2的末端竖向安装槽处，在横向渗透箱2中铺装坝基土，在坝基土中埋置孔隙水压力传感器3，将传感器连接线从盖板A13的通孔14中穿出，将盖板A13安装在横向渗透箱2顶部；在完成以上过程后关闭竖向渗流箱中的进水管7，打开某一高度的溢流管8，从横向渗流箱底部的渗流水管9中逆向进水直至水位上升至溢流管8高度停止供水，并检查盖板A13的密封性，若存在渗水现象，需及时采取密封措施；待孔隙水压力传感器3所测数据保持相等并不变后，打开渗流水管9放干末端存水，关闭竖向渗透箱1上的进水管7和溢流管8，再在竖向渗透箱1中加入一定性质的泥石流体，将盖板B18置于竖向渗透箱1顶部；将防蒸发集水器5置于电子秤6上并调零，再将其置于渗流水管9下方，并用套管将两者连接，打开摄像机10对准电子秤屏幕实时监测渗流水量的变化；待实验完毕后通过孔隙水压力传感器3所测得各位置孔隙水压的变化曲线和摄像机10所测得渗流水量的变化分析变水头渗透过程中渗透变化过程；实验完毕后，亦可通过在横向渗透箱中插置竖向挡土板15、横向挡土板16分段取料分析渗透后的坝基土颗粒变化。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：(1)能解决目前室内渗透仪无法满足的坝基土横向渗透问题；(2)能同时满足坝基土常水头试验和泥石流作用在坝基土上的变水头试验；(3)数据测量更为先进，不需要人为读取测压管刻度；(4)结构简单，操作便捷。