一种泡沫流体抑制土体渗透破坏试验装置及其试验方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115931669A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211433604.6(22)申请日2022.11.16(71)申请人河海大学地址210024江苏省南京市鼓楼区西康路1号(72)发明人王媛巩佳琨祁天邱昊天(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204专利代理师王安琪(51)Int.Cl.G01N15/08(2006.01)G01N13/04(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种泡沫流体抑制土体渗透破坏试验装置及其试验方法(57)摘要本发明公开了一种泡沫流体抑制土体渗透破坏试验装置及其试验方法，该装置包括主体结构、变水头控制单元、孔隙压力监测单元、计算机分析单元、泡沫流体注入单元，泡沫流体注入单元包括液体输入模块、气体输入模块、泡沫发生器，液体输入模块和气体输入模块与泡沫发生器相连，泡沫发生器输出端与主体结构相连；该试验方法包括装配装置，在砂槽内抛填砂样，将泡沫流体注入砂槽内进行试验；逐级提升水头，渗流稳定后进行下一级水头试验，记录砂样顶面的渗透破坏区域变化过程及泡沫流体赋存范围变化，通过孔隙压力监测单元实时监测砂样内孔隙压力，当渗透破坏区域与进水室贯通时，停止试验。本发明能够用于验证及评估泡沫流体抑制土体渗透破坏效果。CN115931669ACN115931669A权利要求书1/2页1.一种泡沫流体抑制土体渗透破坏试验装置，包括用于土体渗透破坏试验的主体结构(1)、用于进水排水的变水头控制单元(2)、用于监测主体结构(1)压力的孔隙压力监测单元(3)、用于分析监测到的压力数据的计算机分析单元(4)，其特征在于：还包括泡沫流体注入单元(5)，泡沫流体注入单元(5)包括液体输入模块(51)、气体输入模块(52)、泡沫发生器(53)，液体输入模块(51)和气体输入模块(52)输出端与泡沫发生器(53)输入端相连，泡沫发生器(53)产生的泡沫流体注入到主体结构(1)内。2.根据权利要求1所述的泡沫流体抑制土体渗透破坏试验装置，其特征在于：主体结构(1)包括：进水室(11)、出水室(12)、砂槽(13)，进水室(11)、出水室(12)分别置于砂槽(13)两侧，在进水室(11)、出水室(12)、砂槽(13)之间设置有防止砂颗粒流失的多孔隔板(14)，同时多孔隔板(14)两侧设置有硅胶垫，进水室(11)、出水室(12)、砂槽(13)、多孔隔板(14)、硅胶垫之间通过螺栓螺母压紧固定。3.根据权利要求2所述的泡沫流体抑制土体渗透破坏试验装置，其特征在于：砂槽(13)上设有透明顶板(15)，在透明顶板(15)和砂槽(13)之间还设有硅胶垫，通过螺栓螺母压紧固定，透明顶板(15)上在靠近出水室(12)一侧设出砂口(15.1)，在出砂口(15.1)处粘接一个用于收集渗透破坏产生涌砂的砂罐(16)，砂罐(16)顶部设有排水孔，通过水管与变水头控制单元(2)的水箱连接，透明顶板(15)上在靠进水室(11)一侧，设置有泡沫流体注入孔(15.2)，砂槽(13)前端设置有压力监测孔(13.1)。4.根据权利要求1或3所述的泡沫流体抑制土体渗透破坏试验装置，其特征在于：变水头控制单元(2)的水箱包括：上游水箱(21)、第一下游水箱(22)、第二下游水箱(23)，上游水箱(21)与进水室(11)的进水口连接，第一下游水箱(22)与砂罐(16)顶部排水孔连接、第二下游水箱(23)与出水室(12)的出水口连接。5.根据权利要求1或3所述的泡沫流体抑制土体渗透破坏试验装置，其特征在于：孔隙压力监测单元(3)设有与压力监测孔(13.1)对应的孔隙压力传感器，传感器通过导线与压力监测孔(13.1)相连，传感器采集到的信号传输到计算机分析单元(4)。6.根据权利要求1所述的泡沫流体抑制土体渗透破坏试验装置，其特征在于：液体输入模块(51)包括：平流泵(51.1)、活塞容器(51.2)，活塞容器(51.2)输入端与平流泵(51.1)相连，其输出端与泡沫发生器(53)的输入端相连。7.根据权利要求1所述的泡沫流体抑制土体渗透破坏试验装置，其特征在于：气体输入模块(52)依次设有：气瓶(52.1)、第一压力表(52.2)、调压阀(52.3)、第二压力表(52.4)、过滤器(52.5)、气体流量控制器(52.6)、单向阀(52.7)、背压阀(52.8)、第三压力表(52.9)，再与泡沫发生器(53)的输入端相连。8.一种使用如权利要求1所述的泡沫流体抑制土体渗透破坏试验装置的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：装配试验装置，在砂槽(13)内分层抛填砂样，将预制泡沫流体注入砂槽(13)内，进行渗透破坏试验；S2：逐级提升上游水箱(21)