主动控制水在多孔介质中运移方式的系统

摘要

本发明提供了一种主动控制水在多孔介质中运移方式的系统，包括水运移装置、测量装置、压力梯度控制装置，所述水运移装置设有微孔材料制成的透水部，所述水运移装置与所述测量装置密封相连；所述压力梯度控制装置与所述测量装置密封相连，所述压力梯度控制装置向所述测量装置施加不同程度的真空，从而使水运移装置内外产生压力梯度，所述测量装置用于测量水体运移量。本发明的有益效果是本系统具有改变土体含水量进而改变土体水力特性的功能，同时，该系统可以测量多孔介质中水的运移量。

说明书

技术领域

本发明涉及控制系统，尤其涉及主动控制水在多孔介质中运移方式的系统。

背景技术

近年来，由于气候变化剧烈，常常出现强降雨进而造成滑坡等岩土工程灾害。与此同时，混凝土等形式的结构加固会对环境造成较大的影响。目前，岩土环境工程得到了更多的重视。植物加固边坡及防止污染物下渗更成为研究的焦点。

植物由于蒸腾作用使得土壤内部的含水量降低，进而增大基质吸力并降低渗透系数。基质吸力的增大有效的增强了土体的抗剪强度对土工结构起到加固作用。土体渗透系数的降低有效实现了污染物的下渗。

目前，对于加固边坡及防治污染物下渗的方法会对自然环境造成一定的影响，并且没有通过改变土体自身水力特性从而改善力学特性的实施系统。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种主动控制水在多孔介质中运移方式的系统。

本发明提供了一种主动控制水在多孔介质中运移方式的系统，包括水运移装置、测量装置、压力梯度控制装置，所述水运移装置设有微孔材料制成的透水部，所述水运移装置与所述测量装置密封相连；所述压力梯度控制装置与所述测量装置密封相连，所述压力梯度控制装置向所述测量装置施加不同程度的真空，从而使水运移装置内外产生压力梯度，所述测量装置用于测量水体运移量。

作为本发明的进一步改进，所述测量装置包括电子天平，通过所述电子天平测量水体运移量。

作为本发明的进一步改进，所述压力梯度控制装置包括用于控制真空度的仪器，所述仪器向所述测量装置施加不同程度的真空。

作为本发明的进一步改进，所述微孔材料包括透水纤维或微孔板。

作为本发明的进一步改进，所述水运移装置为一端密封的空心管。

作为本发明的进一步改进，所述微孔材料的进气值不小于压力梯度。

作为本发明的进一步改进，通过测量装置测量水体运移量时，将所述水运移装置和所述压力梯度控制装置进行固定。

作为本发明的进一步改进，在系统使用前，将水运移装置中的微孔材料进行充分饱和，并将水运移装置与测量装置连接处内完全充满无气水。

本发明的有益效果是：本系统具有改变土体含水量进而改变土体水力特性的功能，同时，该系统可以测量多孔介质中水的运移量。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种主动控制水在多孔介质中运移方式的系统，包括水运移装置1、测量装置2、压力梯度控制装置3，所述水运移装置1设有微孔材料制成的透水部，所述水运移装置1与所述测量装置2密封相连；所述压力梯度控制装置3与所述测量装置2密封相连，所述压力梯度控制装置3向所述测量装置2施加不同程度的真空，从而使水运移装置1内外产生压力梯度，所述测量装置2用于测量水体运移量。

本发明的系统能够实现可控压力梯度。

所述测量装置2包括电子天平，通过所述电子天平测量水体运移量。

所述压力梯度控制装置3包括用于控制真空度的仪器，所述仪器向所述测量装置2施加不同程度的真空。

所述微孔材料包括透水纤维或微孔板，其目的是利用水本身存在的张力效应，饱和的微孔材料能维持的气压和水压最大压力差（即进气值）与微孔材料本身的最大孔径有关。即孔径越小，微孔材料本身的进气值越高，反之则亦然。

所述水运移装置1为一端密封的空心管，其目的在于空心管存在压力梯度的面积较大，从而可以使多孔介质中水的运移速度加快。

所述微孔材料的进气值不小于压力梯度，这是由于当压力梯度大于微孔材料进气值时，水运移装置1会丧失维持压力差的功能，进而使得压力梯度无法控制。

通过测量装置2测量水体运移量时，将所述水运移装置1和所述压力梯度控制装置3进行固定；其目的是为了消除在操作过程中造成的管线波动而影响测量结果。

在系统使用前，将水运移装置1中的微孔材料进行充分饱和，并将水运移装置1与测量装置2连接处内完全充满无气水；其目的在于，使整个系统工作在连续的水环境下，进而控制压力梯度。

该系统既可以采用于试验研究又能利用于实际岩土工程的加固及防渗工程中。

该系统可以采用于土工离心机试验中，进而模拟植物蒸腾作用等。

本发明公开了一种主动控制水在多孔介质中运移方式的系统，尤其涉及定向改变土中水的运移方向，并可有意识的改变土体内部水力特性。本系统具有改变土体含水量进而改变土体水力特性的功能，同时，该系统可以测量多孔介质中水的运移量。水运移装置1为整个系统提供了一个水从多孔介质中运移出来的通道，利用压力梯度控制装置3将多孔介质中的孔隙水压与测量装置2中的水压控制在一定压力梯度下，从而使多孔介质中的水在压力梯度作用下运移至测量装置2中，通过测量可得出水的运移量。本发明提出了一种能够主动控制多孔介质中水的运移的系统，进而改变松散多孔介质的力学特征。同时，测量出水的运移量。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。