本實用新型屬于滲透力學實驗器材領域，尤其涉及一種平面徑向穩(wěn)定滲流模擬實驗裝置。

背景技術：

平面徑向穩(wěn)定滲流模擬實驗以穩(wěn)定滲流理論為基礎，采用圓形填砂模型，以流體在模型中的流動模擬水平均質地層中不可壓縮流體平面徑向穩(wěn)定滲流過程。保持填砂模型內外邊緣壓力恒定，改變出口端流量，在穩(wěn)定條件下測量填砂模型不同位置處的水頭高度，可繪制水頭高度或壓力隨位置的變化曲線(壓降漏斗曲線)，然后根據平面徑向穩(wěn)定滲流方程的解計算填砂模型的流動系數(shù)及滲透率。

目前已有的平面徑向穩(wěn)定滲流模擬實驗設備在使用過程中存在如下問題：

1.由于流體將部分沖填砂帶出填砂模型，使得填砂模型不再是地層滲流，各處相通導致不同位置處壓力相等，嚴重影響實驗效果；

2.在實驗過程中為保持模型外邊緣壓力恒定，需要向模型外邊緣供水的水槽中不斷注水，而高于水槽溢流孔中的水都會流走，同時流經出口閥門的水也會流走，造成極大的浪費；

3.連接各部分的水管線均為膠管，極易老化，為實驗設備的管理和維護造成諸多不便；

4.實驗設備無加壓裝置，模型的滲透率為定值。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型提供一種平面徑向穩(wěn)定滲流模擬實驗裝置，該實驗裝置能夠防止沖填砂被沖走，也可以避免填砂模型內的滲透率為定值，還可以避免水資源的浪費，降低設備的維護成本。

本實用新型采取的技術方案如下：

平面徑向穩(wěn)定滲流模擬實驗裝置，包括填砂模型，所述填砂模型分別通過進出水管與水箱連通，且進水管一端設置有豎直高度高于填砂模型的水槽；水槽與水箱之間設置有水泵，水槽側壁還設置有溢流孔，溢流孔通過溢流管與水箱相連；填砂模型的上部豎直設置有多支測壓管，底部連接多支氣壓管，測壓管的上端與大氣相通，氣壓管的另一端與氣泵相連。

進一步，所述出水管設置在填砂模型的底部中心處。

進一步，所述填砂模型為圓形，半徑為40cm。

進一步，所述測壓管排成兩排，兩排呈十字形交叉，每一排測壓管的數(shù)量為7～11支。

進一步，所述氣壓管有2～4支，在填砂模型的底端均勻布置。

進一步，所述出水管上設置有三通管，三通管一端與水箱連通，另一端與計量裝置連接。

進一步，所述測壓管相對填砂模型的高度不低于55cm，水槽上溢流孔的高度比測壓管低5cm。

進一步，所述進出水管、溢流管、三通管、氣壓管均采用塑料硬管線。

需要說明的是，所述進水管是以最終流入填砂模型為準命名，出水管則以流出填砂模型為準命名。

本發(fā)明的有益效果在于：與現(xiàn)有技術相比較，本實用新型提供的裝置可對填砂模型進行壓實，使得填砂更加緊密，不會出現(xiàn)填砂被流體帶出的情況；另外，本實用新型所述技術方案可以通過改變外界壓力，使得填砂模型內的滲透率不再是一個定值；再者，還可以使溢出的水和出口閥門流出的水循環(huán)利用，避免了水資源的浪費，各管線采用塑料硬管線，接頭采用快速簡便接頭，降低維護成本，提高使用壽命。

附圖說明

圖1為本實用新型所述平面徑向穩(wěn)定滲流模擬實驗裝置的結構示意圖。

圖2為測壓管的布局示意圖，測壓管呈十字型交叉。

附圖標記說明：1-填砂模型，2-測壓管，3-氣泵，4-氣壓管，5-水槽，6-溢流管，7-I、7-II-進水管，8-水泵，9-水箱，10-出水管，11-三通管。

具體實施方式

以下將結合附圖對本實用新型作進一步說明。

參見圖1，一種平面徑向穩(wěn)定滲流模擬實驗裝置，包括填砂模型1，所述填砂模型1側壁上設置有進水管7-I，并通過該進水管與水槽5接通，水槽5通過水泵8和進水管7-II從水箱9中獲取水源，水槽5與填砂模型1之間的高度差按預定設置，保證測壓管相對填砂模型的高度不低于60cm，水槽上的溢流孔比測壓管低5cm左右，比如，測壓管相對填砂模型的高度可設置為70cm，水槽溢流孔相對填砂模型的高度設置為65cm，水槽高度則可根據實驗設備情況設定；在所述水槽5的側壁上還連接有溢流管6，該溢流管6將溢出的水源送回水箱9，在所述填砂模型1的底部中心處設置有排水管10，該排水管10也與水箱9接通，在填砂模型1的上部豎直設置有多支測壓管2，在填砂模型1的底部還連接有多支氣壓管4，所述測壓管2的上端與大氣環(huán)境連通，所述氣壓管4的另一端與氣泵3相連。

進一步，所述出水管設置在填砂模型的底部中心處。

進一步，所述填砂模型為圓形，半徑為40cm。

進一步，所述測壓管排成兩排，兩排呈十字形交叉，每一排測壓管的數(shù)量為7～11支(排列形狀如圖2所示)。

進一步，所述氣壓管有2～4支，在填砂模型的底端均勻布置。

進一步，所述出水管上設置有三通管11，三通管11一端與水箱連通，另一端與計量裝置連接。

進一步，所述進出水管、溢流管、三通管、氣壓管均采用塑料硬管線。

在具體實施過程中，根據預定條件，將水槽5位置設置得高于填砂模型1一定高度，同時由于水槽5的側壁設置有溢流水管6，可以將水槽5內的水深控制在一定深度，因此可以向填砂模型1提供恒定水壓的滲透水。從水槽5中溢出的多余的水通過溢流水管6進入到水箱9中，再通過水泵8經進水管7-II壓入到水槽5中循環(huán)使用。通過調節(jié)氣泵3，可以向填砂模型1內給出不同氣壓值的氣壓，使得填砂模型1內處于不同的壓力狀態(tài)，作為實驗的一個變量，進而實現(xiàn)不同壓力下的測試。水槽5內的滲透水通過進水管7-I從填砂模型1的側壁進入，然后從上到下滲透，從填砂模型1的下端通過出水管10流出，再通過三通管11接入到水箱9。

以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。