第2章　大孔隙介质渗流试验装置及试验方案

2.1　试验系统设计

根据达西试验装置，采用上顶封闭式的试验模型，通过调整内部压强，来获得试验所需要的工作水头。

本渗流试验系统主要包括水源及供水系统、有压水供水系统、试验系统、测试系统、水流回收系统。其中，水源及供水系统包括地下水库、潜水泵、供水管路及贮水箱。有压水供水系统包括离心泵、调节阀及压力管路。试验装置包括承压箱体、大孔隙介质（粗粒石、无砂混凝土板）和进水管路及通道。测试系统包括压力水头测试装置和流量测试装置。水流回收装置包括溢流管、退水渠和退水口等。试验系统流程如图2.1所示。

图2.1　试验系统流程图

1—地下水库；2—潜水泵；3—水箱进水管；4—退水、溢流、排水渠；5—供水箱；6—供水管；7—试验供水水泵；8—调节控制阀；9—试验装置；10—流量测试装置；11—地下水库退水口；1#—1号试验装置；2#—2号试验装置

试验时，先将地下水库中的水用潜水泵抽至供水箱，待水达到溢流状态，再通过离心泵抽出供水箱里的水，并经输水管道将水从试验装置顶部送至试验装置，水流经大孔隙介质（粗粒石、无砂混凝土板）渗流后，从试验装置底部的出水部分流出，并经循环回水管、退水渠流回地下水库。其中，退水渠由塑料板黏合而成，其上装有直角三角形堰，用来测量渗流流量，进水压力用精密压力表测量。试验系统布置图如图2.2所示。

图2.2　试验系统布置图

为了详细说明该渗流试验装置，将试验装置进行细化为进水段、粗粒石层段、无砂混凝土板段和入渗水流出水段。试验系统采用直径D=65mm的钢管向试验装置供水，离心泵型号为IS-65-80-160型，功率为7.5kW，扬程15m，保证了水流进入试验装置中的连续性和压力的稳定性；供水箱采用5mm的钢板焊接而成的水箱，容积为1.5m×1.5m×1.5m，并且在水箱上方设置溢流水管；试验箱体用5mm钢板焊接制作为一个长方体承压箱，承压箱体长0.5m，宽0.6m，高3m。试验装置顶部安装排气阀门以及压力通气孔，试验承压箱体分为三节，底部为支撑段连接出水槽，支撑段由条形钢板焊接而成，在支撑面上放置无砂混凝土板，中间为粗粒石层段，用于装填粗粒石，顶部为空余的水箱盖板；每段都用螺丝和5mm厚的法兰垫片连接，每层接触面布置一层聚乙烯土工膜防渗材料，用来防止水流从边壁和接触缝出流。试验中采用电动葫芦起吊装置进行试验装置的安装与大孔隙介质（粗粒石、无砂混凝土板）的放置。详细的试验装置图如图2.3所示。

图2.3　试验装置详图