專利名稱：毛細(xì)水帶分層取樣試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程領(lǐng)域，具體涉及尾礦壩壩體的相似模擬、模擬壩體內(nèi)毛細(xì)水上升速度和高度的測試、毛細(xì)水存在下尾礦壩壩體受力情況分析，方便對模擬壩體內(nèi)毛細(xì)水帶不同高度處的尾礦砂進(jìn)行分層取樣，進(jìn)而分別測試其物理力學(xué)性質(zhì)，研究毛細(xì)水帶不同高度處壩體的物理力學(xué)性質(zhì)及其變化規(guī)律的分層取樣裝置。
背景技術(shù)：
尾礦壩是尾礦庫用來擋尾礦和水的圍護(hù)構(gòu)筑物。用當(dāng)?shù)赝?、石等材料修筑成的低壩叫做初期壩或基壩。在生產(chǎn)過程中隨著尾礦的不斷排入，逐漸用尾礦來沉積加高的壩叫做后期壩或尾礦堆積壩。然而，隨著礦產(chǎn)資源的大規(guī)模開采，我國修筑了數(shù)以萬計(jì)的尾礦壩。與之相對的卻是近年來，尾礦壩潰壩事故的頻頻發(fā)生，給人民的生命和財(cái)產(chǎn)造成了重大損失，同時(shí)也給周邊環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，因此，有關(guān)尾礦壩穩(wěn)定性的研究顯得日益重要。而垮壩事故絕大部分均是由于水的作用引起的，國內(nèi)外有關(guān)水對尾礦壩穩(wěn)定性的研究也證明了水的存在的確對尾礦壩穩(wěn)定性構(gòu)成影響。在水對尾礦壩穩(wěn)定性的影響研究方面，Kealy等(1971)建立了確定尾礦壩滲流特征的有限元方法。隨后，國內(nèi)外學(xué)者們進(jìn)一步地建立了滲流失效、流固耦合作用等多種分析模型。其中，Van(1977)分析了地下排水對尾礦壩穩(wěn)定狀況的改善情況；Abadjiev(1976)和Van(1980)建立了水在尾礦壩內(nèi)的滲流模型；Klohn(1979)探討了尾礦壩穩(wěn)定性分析中的滲流控制問題 Jeyapalan(1981，1983)、C. B.阿巴德耶夫(1982)、Chandler (1995)和Blight(1997)等研究了滲透靜力對尾礦壩穩(wěn)定性的影響；速寶玉(1991，1994)、尹光志(2005)、Mihai (2009)、信文山(2009)和王強(qiáng)(2009)等研究了尾礦壩滲流場的數(shù)值模擬技術(shù)；陳友根等(1991)采用極限平衡理論，評價(jià)了壩體抗滑和抗?jié)B穩(wěn)定性；Martin(1999)研究了孔隙水壓力的分布特征；FOUrie(2000)研究了靜力作用下的液化問題；路美麗(2002)分析了多種因素對尾礦壩內(nèi)滲流場的影響；鄭懷昌等(2005)將界殼理論引入到尾礦庫管理中，在分析尾礦庫界殼結(jié)構(gòu)和各類界門物量交換率的基礎(chǔ)上，探討了通過界殼的物質(zhì)(水、巖土)對尾礦庫穩(wěn)定性的影響；潘建平等(2006)提出了尾礦壩超靜孔壓的簡化計(jì)算式；Rico(2008)探討了洪水漫灘時(shí)潰壩的原因；敬小非等(2009)則采用尾礦壩堆壩物理模型試驗(yàn)?zāi)M了尾礦壩堆積的全過程，并對模型中滲流場進(jìn)行了監(jiān)測，最后采用有限元法分析了尾礦壩的穩(wěn)定性。馬池香等(2009)運(yùn)用地球化學(xué)、力學(xué)及相關(guān)理論，從宏觀和微觀兩方面探討了尾礦壩內(nèi)水土交互作用，并將其概括為水土化學(xué)作用、水土物理作用和滲流力學(xué)作用。上述研究對尾礦壩的設(shè)計(jì)建造，及減小尾礦壩潰壩事故起到了重要作用，但這些研究提出的方法和模型都忽略了毛細(xì)水的作用。2001年，ICOLD(國際大壩委員會(huì))在一份公告文獻(xiàn)中提出，毛細(xì)現(xiàn)象對于尾礦壩的穩(wěn)定性可能存在著影響。2009年,Mari a等采用數(shù)值模擬方法研究了毛細(xì)水對尾礦壩穩(wěn)定性的影響，提出尾礦壩的穩(wěn)定性在很大程度上取決于毛細(xì)水的作用，毛細(xì)水的存在，使得尾礦壩的安全儲備大大降低。這是Maria等通過數(shù)值模擬研究首次得到的結(jié)論，具有開創(chuàng)性的意義。因此，研究尾礦壩中毛細(xì)水帶的物理力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而分析尾礦壩的安全儲備，對尾礦壩的穩(wěn)定性進(jìn)行評估，以確保其安全穩(wěn)定，這對于豐富和發(fā)展鈾尾礦壩穩(wěn)定性分析理論、對于防范垮壩事故的發(fā)生都具有重要意義。分析Maria等的研究發(fā)現(xiàn)，其不足之處在于將毛細(xì)水帶作為一個(gè)整體來進(jìn)行分析尾礦壩的穩(wěn)定性，這樣的分析結(jié)果與實(shí)際值會(huì)存在較大的偏差。這是因?yàn)?，尾礦壩中毛細(xì)水帶不同高度處的尾礦砂含水率是有變化的，其差別可能會(huì)很大，而含水率的不同必將導(dǎo)致其物理力學(xué)性質(zhì)的不同，從而影響穩(wěn)定性分析結(jié)果。因此，必須對毛細(xì)水帶進(jìn)行分層研究，其結(jié)果才能與實(shí)際情況更加吻合。而傳統(tǒng)的毛細(xì)水試驗(yàn)裝置，當(dāng)裝置直徑較小時(shí)，試樣很難取出；裝置直徑較大時(shí)，取樣深度則很難控制，且只能在表層進(jìn)行正常取樣，對于深層試樣，取樣時(shí)則無法做到少擾動(dòng)或不擾動(dòng)尾礦砂原有狀態(tài)并保持其應(yīng)有的含水率。因此，不能對毛細(xì)水帶不同高度處的尾礦砂進(jìn)行取樣，就無法準(zhǔn)確研究尾礦壩壩體物理力學(xué)性質(zhì)隨毛細(xì)水帶不同高度的變化規(guī)律，也就無法準(zhǔn)確分析尾礦壩的穩(wěn)定性。此外，由于尾礦砂中毛細(xì)水帶的水份含量較少，且在自然狀態(tài)下蒸發(fā)速度很快，所以必須控制和保持取樣時(shí)毛細(xì)水帶中砂土樣的狀態(tài)?；诖?，對傳統(tǒng)試驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，研究和創(chuàng)造新的毛細(xì)水試驗(yàn)裝置，對評估毛細(xì)水對尾礦壩穩(wěn)定性的影響、豐富尾礦壩穩(wěn)定性研究理論，有著極其重要的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，本發(fā)明提供了一種取樣簡單、操作方便，制造、維修成本低的毛細(xì)水帶分層取樣試驗(yàn)裝置。本裝置能直觀地模擬毛細(xì)水存在下的尾礦壩壩體，準(zhǔn)確地觀測尾礦壩壩體毛細(xì)水上升過程和上升速度，精確地量測壩體內(nèi)毛細(xì)水的上升高度。其最具特色之處在于可進(jìn)行毛細(xì)水帶不同高度處尾礦砂試樣的取樣工作，以實(shí)現(xiàn)對其物理力學(xué)性質(zhì)的研究，進(jìn)而推導(dǎo)出尾礦壩壩體中不同高度處毛細(xì)水帶的物理力學(xué)性質(zhì)和變化規(guī)律，而這些研究內(nèi)容依靠現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置是無法完成的。毛細(xì)水帶分層取樣試驗(yàn)裝置，由η個(gè)單元柱豎向串聯(lián)累疊而成，上下層單元柱通過螺釘固定連接，裝置最下層為進(jìn)水單元柱，其特征在于，單元柱包括尾礦砂1、上法蘭盤
2、螺孔3、有機(jī)玻璃柱管4、筋板5、下法蘭盤6、隔離網(wǎng)7、密封槽8、嵌網(wǎng)板9、土工布10、進(jìn)水口 11、排水口 12、底座13，其中，隔離網(wǎng)7嵌入嵌網(wǎng)板9中，密封槽8為沿嵌網(wǎng)板9的內(nèi)沿向外沿打磨的淺槽圓環(huán)；下法蘭盤6下表面、密封槽8邊沿、嵌網(wǎng)板9上表面均勻涂抹有機(jī)玻璃膠，使下法蘭盤6與嵌網(wǎng)板9粘合在一起，將隔離網(wǎng)7與有機(jī)玻璃柱管4緊密固定；單元柱上法蘭盤2與下法蘭盤6和嵌網(wǎng)板9內(nèi)外徑尺寸相同，上一單元柱的下法蘭盤6可以無縫隙的累疊到下一層單元柱的上法蘭盤2上；上下法蘭盤與有機(jī)玻璃柱管4連接處加有筋板5 ;各單元柱通過螺孔3內(nèi)的螺栓實(shí)現(xiàn)相互連接，從而實(shí)現(xiàn)各單元柱密封串聯(lián)累疊；在進(jìn)水單元柱距底座5cm處布有兩個(gè)進(jìn)水口 11，對稱布置于柱管兩側(cè)；設(shè)置排水口 12兩個(gè)，對稱布置于兩進(jìn)水口之間，用于保持水位，模擬浸潤線的位置；進(jìn)水口和排水口內(nèi)側(cè)均布設(shè)有土工布10防止尾礦砂流出；底座13為加厚有機(jī)玻璃板。其中，所述η個(gè)單元柱為6-15個(gè)單元柱，具體所需單元柱的個(gè)數(shù)需根據(jù)實(shí)際尾礦壩壩體密實(shí)度、尾礦砂粒徑、預(yù)估壩體毛細(xì)水高度、試驗(yàn)所需取樣高度等因素綜合確定；隔離網(wǎng)7厚約1mm，與嵌網(wǎng)板9打磨深度相同；有機(jī)玻璃柱管4的內(nèi)徑d=20cm，其水平截面內(nèi)可同時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)刀取3-4個(gè)試樣做平行試驗(yàn)；上法蘭盤2、下法蘭盤6、嵌網(wǎng)板9的內(nèi)徑等于有機(jī)玻璃柱管4的外徑，外徑d=30cm，保證整個(gè)單元柱水平內(nèi)徑截面面積始終相同；隔離網(wǎng)7的網(wǎng)格密度根據(jù)試驗(yàn)尾礦砂I粒徑而定,一般為1. 5 — 2cm ;單元柱整體高度由土力學(xué)試驗(yàn)所需試樣量而定，即應(yīng)滿足土樣的密度試驗(yàn)、含水率試驗(yàn)、抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)以及三軸試驗(yàn)所需，取為15cm。其中，所述密封槽8沿嵌網(wǎng)板9的內(nèi)沿向外沿打磨約20mm寬、Imm深，密封槽的圓環(huán)直徑和深度約等于隔離網(wǎng)7的直徑和厚度。其中，所有單元柱沿豎向疊放，每個(gè)分層設(shè)置一個(gè)單元柱，每節(jié)單元柱下法蘭盤6設(shè)有隔離網(wǎng)7，與下一節(jié)單元柱的上法蘭盤2相連接。當(dāng)需在某個(gè)高度上取砂土試樣時(shí)，將該層上一層面螺孔3上螺栓擰去，該層單元柱與裝置上層的單元柱連接已脫離，在毛細(xì)水的作用下尾礦砂具有一定粘聚力，且在單元柱底面隔離網(wǎng)7的承載下，該層單元柱以上的單元柱可以很方便的從下層單元柱上取下；若所需取樣高度單元柱上層單元柱過多，超過隔離網(wǎng)的承載值，將該單元柱上層的柱體逐層取下。與裝置分離的單元柱頂面和底面及下一單元柱頂面需用保鮮膜迅速密封，防止毛細(xì)水揮發(fā)，從而減小試驗(yàn)誤差，保證取樣過程的嚴(yán)謹(jǐn)性；土工試驗(yàn)取樣時(shí)將所需取樣的單元柱上層的保鮮膜去除，用環(huán)刀取樣，同層可取3-4個(gè)樣品做平行試驗(yàn)用；該取樣裝置每個(gè)單元柱高度合理，在少擾動(dòng)或不擾動(dòng)尾礦砂原有狀態(tài)并保持其應(yīng)有的含水率的狀態(tài)下，可對毛細(xì)水帶的每層單元柱分別取樣，從而實(shí)現(xiàn)了對尾礦壩壩體毛細(xì)水帶不同層次礦砂物理力學(xué)性質(zhì)的研究。其中，所述整個(gè)試驗(yàn)裝置用耐腐蝕有機(jī)玻璃制成。裝置中單元柱的數(shù)量，可根據(jù)實(shí)際需要來確定，其內(nèi)徑和高度亦是根據(jù)實(shí)際需求來確定的，科學(xué)合理。單元柱中填裝礦砂(試驗(yàn)預(yù)先定好的級配配比)，每加入單元柱體積的三分之一時(shí)，進(jìn)行密實(shí)，可最大還原現(xiàn)場尾礦壩壩體密實(shí)度；本層單元柱加滿并密實(shí)后將下一個(gè)單元柱疊加到下層單元柱上，采用螺栓固定兩個(gè)單元柱，隨后填裝第二個(gè)單元柱并密實(shí)；重復(fù)上述步驟至試驗(yàn)預(yù)計(jì)高度；進(jìn)水單元柱進(jìn)水口進(jìn)水，排水口排水用于確定及穩(wěn)定浸水線高度，等待毛細(xì)水上升。待毛細(xì)水帶上升穩(wěn)定后，即可對裝置內(nèi)尾礦砂進(jìn)行分層取樣操作。本發(fā)明提供的分層取樣試驗(yàn)裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、采用透明有機(jī)玻璃制成的分層取樣試驗(yàn)裝置，可模擬觀測尾礦壩堆積壩中毛細(xì)水上升速率、上升高度，進(jìn)而分析溫度、壓強(qiáng)等因素對毛細(xì)水上升高度變化的影響規(guī)律。2、模擬不同尾礦壩壩體時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需要確定所需試驗(yàn)裝置的高度，即調(diào)整所需單元柱的個(gè)數(shù)。3、分層取樣試驗(yàn)裝置可對尾礦壩壩體中毛細(xì)水帶不同高度的試樣進(jìn)行取樣，每個(gè)單元柱高度內(nèi)都可以方便取樣，克服了傳統(tǒng)模型在少擾動(dòng)或不擾動(dòng)尾礦砂原有狀態(tài)并保持其應(yīng)有的含水率的狀態(tài)下，只能取一組試樣的嚴(yán)重缺陷。對不同高度單元柱取樣，可研究尾礦壩毛細(xì)水帶壩體不同高度的物理力學(xué)性質(zhì)，并確定其隨毛細(xì)水高度的變化規(guī)律，進(jìn)而探究毛細(xì)水的存在對壩體穩(wěn)定性的影響。4、分層取樣試驗(yàn)裝置，單元柱內(nèi)徑d=20cm，每層可以同時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)刀取3_4個(gè)試樣進(jìn)行平行試驗(yàn)，滿足了實(shí)驗(yàn)要求，保證了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠性。5、分層取樣試驗(yàn)裝置組合靈活，能滿足多種試驗(yàn)所需要求；取樣操作簡單，方便實(shí)用。6、試驗(yàn)裝置具有制作簡單、成本低、適用性強(qiáng)、可重復(fù)使用、測量數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，能準(zhǔn)確、方便地得到試驗(yàn)所需試樣等優(yōu)點(diǎn)。


圖1一圖3分層取樣試驗(yàn)裝置單元柱示意圖；圖4下法蘭盤、密封槽及隔離網(wǎng)俯視圖；圖5下法蘭盤、密封槽及隔離網(wǎng)主視圖；圖6分層取樣試驗(yàn)裝置單元柱組合及安裝示意圖。
具體實(shí)施例方式1、材料組成單元柱、底座、尾礦砂、注水瓶。2、材料配置及使用方法毛細(xì)水帶分層取樣試驗(yàn)裝置單元柱組合及安裝示意圖見附圖6。 毛細(xì)水帶分層取樣試驗(yàn)裝置使用的具體步驟是①先根據(jù)所模擬的尾礦壩壩體尾礦砂物理性質(zhì)確定單元柱的數(shù)量；②向底座單元柱裝尾礦砂，每加入三分之一高度的尾礦砂，進(jìn)行一次密實(shí)，最大程度還原尾礦壩壩體的初始狀態(tài)；③當(dāng)?shù)鬃b滿后，在其上部安裝一節(jié)單元柱，并通過螺孔3將其與底座栓到一起，向單元柱中加入尾礦砂(填裝尾礦砂方式同②);④本節(jié)單元柱加滿并密實(shí)后，疊加下一節(jié)單元柱并將其與前一節(jié)單元柱栓到一起，繼續(xù)填裝尾礦砂；⑤重復(fù)④步驟直至試驗(yàn)預(yù)計(jì)高度；⑥采用注水瓶向進(jìn)水口 11注水，排水口 12用以模擬并保持浸潤線高度；⑦待毛細(xì)水帶穩(wěn)定后，根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行分層取樣。毛細(xì)水上升過程中需吸收底座中一定量的水，從而導(dǎo)致浸潤線下降，本試驗(yàn)裝置可通過注水瓶不斷注水以及排水口 12不斷地排水，借以控制浸潤線保持在固定的高度，并以其為參考線量測毛細(xì)水帶的上升高度和確定毛細(xì)水帶的上升速率。同時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)要求需在毛細(xì)水帶某個(gè)高度上取樣時(shí)，可將該層單元柱上下法蘭盤螺孔內(nèi)的螺栓擰去，使該層單元柱分別與上下層單元柱脫離，隨后用環(huán)刀直接在該單元柱內(nèi)取樣(同一高度可取3-4個(gè)樣品)，從而達(dá)到分層取樣的目的。為防止毛細(xì)水蒸發(fā)，試驗(yàn)中需將取出的每節(jié)單元柱的頂面和底面用保鮮膜迅速密封。3、原理本發(fā)明專利提供的毛細(xì)水帶分層取樣試驗(yàn)裝置，由多個(gè)單元柱串聯(lián)而成，可用于模擬毛細(xì)水存在下的尾礦壩壩體、觀測尾礦壩壩體毛細(xì)水上升過程和上升速度、量測壩體內(nèi)毛細(xì)水的上升高度，以及其它散體材料在毛細(xì)水作用下不同高度處的物理力學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。本試驗(yàn)裝置是基于土的毛細(xì)性原理，即土中水在表面張力作用下，沿著細(xì)的孔隙向上及向其他方向移動(dòng)的現(xiàn)象。因此，砂土中毛細(xì)水的存在，能夠產(chǎn)生一定的毛細(xì)壓力，可使干燥的尾礦砂產(chǎn)生一定的假內(nèi)聚力，從而使得單元柱內(nèi)的尾礦砂在下法蘭盤中隔離網(wǎng)的承載下不會(huì)散落，并仍能保持原狀，從而達(dá)到分層取樣的目的。具體實(shí)施例方式本發(fā)明專利提供一種尾礦堆積壩壩體毛細(xì)水帶分層取樣試驗(yàn)裝置，可按附圖6進(jìn)行組合安裝。試驗(yàn)如需研究現(xiàn)場毛細(xì)水上升速率及其隨溫度、濕度、氣壓等因素的變化規(guī)律，可在裝置底座注水并保持浸潤線穩(wěn)定后，按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行記錄毛細(xì)水的上升高度，含毛細(xì)水的礦砂相對于不含毛細(xì)水的礦砂顏色較深，通過肉眼即可辨別(可作為判定毛細(xì)水上升高度的依據(jù))。考慮到開始階段毛細(xì)水上升速度較快，需間隔較短時(shí)間進(jìn)行記錄(一般取5-10分鐘)；其后可將記錄時(shí)間間隔延長；通過分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，來研究尾礦壩中毛細(xì)水上升的速率，及其隨溫度、氣壓、濕度等因素的變化規(guī)律。試驗(yàn)如需研究毛細(xì)水帶不同高度處尾礦砂的物理力學(xué)性質(zhì)，應(yīng)待毛細(xì)水帶上升穩(wěn)定后，根據(jù)試驗(yàn)要求將該高度處的單元柱上下法蘭盤螺孔內(nèi)的螺栓擰去，使該層單元柱分別與上下層單元柱脫離并單獨(dú)取出，隨后用環(huán)刀直接在該單元柱內(nèi)取樣(同一高度可取3-4個(gè)樣品)，進(jìn)行土力學(xué)相關(guān)試驗(yàn)。為防止毛細(xì)水蒸發(fā)，試驗(yàn)中需將取出的每節(jié)單元柱的頂面和底面用保鮮膜迅速密封。5、實(shí)施例實(shí)施選用未篩分的尾礦砂作為試驗(yàn)原料，將未篩分的尾礦砂按上述裝料方法依次裝入各單元柱中并密實(shí)，裝樣高度為10個(gè)單元柱約(1. 5m);裝置組合并裝樣完成后即可進(jìn)行試驗(yàn)。通過注水瓶向底座單元柱的進(jìn)水口注水，使尾礦砂中浸水，浸潤線高度由排水口控制。浸水后立即對毛細(xì)水上升高度進(jìn)行記錄，開始階段前一個(gè)小時(shí)時(shí)間間隔為5分鐘，即記錄12次；第二、三個(gè)小時(shí)時(shí)間間隔分別為10分鐘和30分鐘；3小時(shí)后每4小時(shí)測記一次，晚上為8小時(shí)；由于毛細(xì)水初期的上升速率非常快，因此記錄時(shí)間間隔較短，記錄次數(shù)密集，一天后毛細(xì)水上升速度開始變得緩慢，即可隔天記錄或隔2天記錄一次。約一個(gè)月后，毛細(xì)水上升高度基本穩(wěn)定下來，即可對毛細(xì)水帶砂土試樣進(jìn)行分層取樣，研究每層尾礦砂的物理力學(xué)性質(zhì)。按照前述使用方法進(jìn)行取樣，每層單元柱高度為15cm，取樣時(shí)再可分為上、中、下三部分，即沿毛細(xì)水上升方向每間隔5cm取一次樣，每層取得的樣品通過土力學(xué)實(shí)驗(yàn)測得其含水率、密度、比重、內(nèi)摩擦角及粘聚力等物理力學(xué)參數(shù)，各層數(shù)據(jù)整理表，由表中數(shù)據(jù)經(jīng)過分析研究即可得到毛細(xì)水帶不同高度處壩體的物理力學(xué)性質(zhì)及其變化規(guī)律。
權(quán)利要求
1.毛細(xì)水帶分層取樣試驗(yàn)裝置，由η個(gè)單元柱豎向串聯(lián)累疊而成，上下層單元柱通過螺釘固定連接，裝置最下層為進(jìn)水單元柱，其特征在于，單元柱包括尾礦砂(I)、上法蘭盤(2)、螺孔(3)、有機(jī)玻璃柱管(4)、筋板(5)、下法蘭盤(6)、隔離網(wǎng)(7)、密封槽(8)、嵌網(wǎng)板(9)、土工布(10)、進(jìn)水口(11)、排水口(12)、底座(13)，其中，隔離網(wǎng)(7)嵌入嵌網(wǎng)板(9)中，密封槽(8)為沿嵌網(wǎng)板(9)的內(nèi)沿向外沿打磨的淺槽圓環(huán)；下法蘭盤(6)下表面、密封槽(8)邊沿、嵌網(wǎng)板(9)上表面均勻涂抹有機(jī)玻璃膠，使下法蘭盤(6)與嵌網(wǎng)板(9)粘合在一起，將隔離網(wǎng)(7)與有機(jī)玻璃柱管(4)緊密固定；單元柱上法蘭盤(2)與下法蘭盤(6)和嵌網(wǎng)板(9)內(nèi)外徑尺寸相同，上一單元柱的下法蘭盤可以無縫隙的累疊到下一層單元柱的上法蘭盤上；上下法蘭盤與有機(jī)玻璃柱管(4)連接處設(shè)有筋板(5);各單元柱通過螺孔(3)內(nèi)的螺栓實(shí)現(xiàn)相互連接，從而實(shí)現(xiàn)各單元柱密封串聯(lián)累疊；在進(jìn)水單元柱距底座5cm處布有兩個(gè)進(jìn)水口(11)，對稱布置于柱管兩側(cè)；設(shè)置排水口(12)兩個(gè),對稱布置于兩進(jìn)水口之間；進(jìn)水口和排水口內(nèi)側(cè)均布有土工布(10);底座(13)為加厚有機(jī)玻璃板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)水帶分層取樣試驗(yàn)裝置，其特征在于:n個(gè)單元柱為6-15個(gè)單元柱；有機(jī)玻璃柱管(5)的內(nèi)徑由取樣環(huán)刀的內(nèi)徑而定的，其水平截面內(nèi)可同時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)刀取3-4個(gè)試樣做平行試驗(yàn)；上法蘭盤(2)、下法蘭盤￠)、嵌網(wǎng)板(9)的內(nèi)徑等于有機(jī)玻璃柱管(4)的外徑，外徑d=30cm，整個(gè)單元柱水平內(nèi)徑截面面積始終相同；隔離網(wǎng)(7)的網(wǎng)格密度根據(jù)試驗(yàn)尾礦砂的粒徑而定，為1.5 - 2cm ;有機(jī)玻璃柱管(5)的高度為15cm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)水帶分層取樣試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述密封槽(8)沿嵌網(wǎng)板(9)的內(nèi)沿向外沿打磨20_寬、Imm深，密封槽的圓環(huán)直徑和深度約等于隔離網(wǎng)(7)的直徑和厚度。
4.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的毛細(xì)水帶分層取樣試驗(yàn)裝置，其特征在于:所有單元柱沿豎向疊放，每個(gè)分層設(shè)置一個(gè)單元柱，每節(jié)單元柱下法蘭盤(6)設(shè)有隔離網(wǎng)(7)，與下一節(jié)單元柱的上法蘭盤(2)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)水帶分層取樣試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述整個(gè)試驗(yàn)裝置用耐腐蝕有機(jī)玻璃制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)水帶分層取樣試驗(yàn)裝置，其特征在于:毛細(xì)水帶分層取樣試驗(yàn)裝置使用的具體步驟是: ①先根據(jù)所模擬的尾礦壩壩體尾礦砂物理性質(zhì)確定單元柱的數(shù)量； ②向底座單元柱裝尾礦砂，每加入三分之一高度的尾礦砂，進(jìn)行一次密實(shí)，最大程度還原尾礦壩壩體的初始狀態(tài)； ③當(dāng)?shù)鬃b滿后，在其上部安裝一節(jié)單元柱，并通過螺孔(3)將其與底座栓到一起，向單元柱中加入尾礦砂，填裝尾礦砂方式同步驟②； ④本節(jié)單元柱加滿并密實(shí)后，疊加下一節(jié)單元柱并將其與前一節(jié)單元柱栓到一起，繼續(xù)填裝尾礦砂； ⑤重復(fù)④步驟直至試驗(yàn)預(yù)計(jì)高度； ⑥采用注水瓶向進(jìn)水口(11)注水，排水口(12)用以模擬并保持浸潤線高度； ⑦待毛細(xì)水帶穩(wěn)定后，根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行分層取樣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種毛細(xì)水帶分層取樣試驗(yàn)裝置。該裝置由n個(gè)單元柱串聯(lián)累疊而成，單元柱的隔離網(wǎng)嵌入嵌網(wǎng)板中，密封槽為沿嵌網(wǎng)板的內(nèi)沿向外沿打磨約20mm寬、1mm深的淺槽圓環(huán)，其圓環(huán)直徑和深度約等于隔離網(wǎng)的直徑和厚度；下法蘭盤下表面、密封槽邊沿、嵌網(wǎng)板上表面均勻涂抹有機(jī)玻璃膠，使下法蘭盤與嵌網(wǎng)板粘合在一起，進(jìn)而將隔離網(wǎng)與有機(jī)玻璃柱管緊密固定；單元柱上法蘭盤與下法蘭盤和嵌網(wǎng)板內(nèi)外徑尺寸相同，上一單元柱的下法蘭盤可以無縫隙的累疊到下一層單元柱的上法蘭盤上；上下法蘭盤與有機(jī)玻璃柱管連接處設(shè)有筋板；各單元柱通過法蘭螺孔內(nèi)的螺栓實(shí)現(xiàn)相互連接，從而實(shí)現(xiàn)各單元柱密封串聯(lián)累疊。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造和維修成本低、操作方便、適用性強(qiáng)，可廣泛推廣應(yīng)用于土木工程、巖土工程等領(lǐng)域，進(jìn)行毛細(xì)水作用下各種巖土體的物理模擬研究。
文檔編號G01N1/04GK103076200SQ20131000361
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月6日
發(fā)明者張志軍, 劉玄釗, 李亞俊, 潘文鑫, 劉永, 賀桂成, 章求才, 桂榮, 楊雨山, 李春光 申請人:南華大學(xué)