本发明涉及岩土工程监测专用仪器，尤其是涉及一种地下空间周围土体渗流试验装置。
背景技术：
1、地下空间工程是城市化进程中不可或缺的重要组成部分，尤其是在土地资源稀缺的现代城市，地下空间的开发利用显得尤为关键。然而，在地下空间的开发过程中，周围土体的渗流行为对于地下结构的稳定性和安全性具有至关重要的影响。渗流行为的复杂性在于其受多种因素影响，如土体的物理特性、地下水位变化、降雨强度等。这些因素在不同的条件下相互作用，使得地下空间周围土体的渗流行为难以预测和分析。
2、传统的地下空间工程设计多依赖于经验公式和理论模型，这些方法虽然在一定程度上能够反映地下空间周围土体的渗流特性，但由于其简化了实际工况中的复杂因素，往往难以全面、准确地模拟真实的渗流行为。例如，在实际工程中，土体的非均质性、地下水位的动态变化以及降雨的非均匀性都会对渗流路径和孔隙压力分布产生显著影响。这些复杂的渗流行为若得不到准确的模拟和分析，可能会导致地下结构设计的安全隐患，甚至引发工程事故。
技术实现思路
1、基于以上背景，本发明的目的在于提供一种地下空间周围土体渗流试验装置，以解决背景技术中存在的难以模拟和准确分析不同条件下地下空间周围土体渗流行为的技术问题。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
3、一种地下空间周围土体渗流试验装置，包括试验容器、地下空间模型、调节框架、供水系统、采集系统、数据处理系统和排水系统；
4、试验容器，用于提供试验场所；
5、地下空间模型，设置在所述试验容器内部，用于模拟地下空间结构；
6、调节框架，设置在所述试验容器内部，用于固定地下空间模型；
7、供水系统，连接所述试验容器，用于模拟不同的降雨强度和地下水渗流情况；
8、采集系统，连接所述试验容器，用于实时监测土体的状态；
9、数据处理系统，连接采集系统，用于整合数据、即时处理并存储，支持后续分析与模拟；
10、排水系统，设置在所述试验容器下部侧壁，用于收集和排出渗流水，防止试验容器内积水；
11、所述地下空间模型包括若干独立的模块单元，若干所述模块单元分别具有不同的形状和尺寸，且所述模块单元之间可拆卸固定连接，所述模块单元的连接界面为通用连接界面，允许不同形状的模块单元互换和组合，以模拟不同形状和尺寸的地下空间。
12、进一步地，所述调节框架包括若干滑轨、若干伸缩杆和若干固定端；
13、所述滑轨与试验容器的内部侧壁连接，所述滑轨的滑动端设置伸缩杆，所述伸缩杆与滑轨连接，所述伸缩杆远离滑轨的一端设置固定端，所述固定端与伸缩杆连接。
14、进一步地，所述试验容器包括容器本体和盖体；
15、所述容器本体与盖体可拆卸固定连接，所述容器本体由耐压和耐腐蚀的材料制成。
16、进一步地，所述供水系统包括储水箱、第一进水管、第二进水管、喷淋头、第一恒流泵和第二恒流泵；
17、所述储水箱位于容器本体一侧，所述盖体下部设置喷淋头，所述喷淋头与盖体连接，所述储水箱通过第一进水管与喷淋头连通，所述第一进水管设置第一恒流泵；
18、所述储水箱通过第二进水管与容器本体下部连通，所述第二进水管设置第二恒流泵。
19、进一步地，所述采集系统包括若干湿度传感器、若干电导率传感器、若干流速传感器和若干孔隙压力传感器；
20、若干所述湿度传感器在容器本体内部等距离线性排列，若干所述电导率传感器在容器本体内部等距离线性排列，若干所述流速传感器在容器本体内部等距离线性排列，所述湿度传感器、电导率传感器和流速传感器均与容器本体连接；
21、所述流速传感器与容器本体连接。
22、进一步地，所述数据处理系统包括数据采集模块、中央处理单元、数据整合及分析软件和数据可视化模块；
23、所述数据采集模块、中央处理单元、数据整合及分析软件和数据可视化模块之间顺次电性连接，所述数据采集模块均与湿度传感器、电导率传感器、流速传感器和孔隙压力传感器电性连接。
24、进一步地，所述排水系统包括排水管和排水阀；
25、所述排水管与容器本体下部侧壁连通，所述排水管设置排水阀。
26、进一步地，所述容器本体由透明有机玻璃制成。
27、结合以上技术方案，本发明带来的有益效果分析如下：
28、本发明提供了一种地下空间周围土体渗流试验装置，该地下空间周围土体渗流试验装置包括试验容器、地下空间模型、调节框架、供水系统、采集系统、数据处理系统和排水系统；试验容器，用于提供试验场所；地下空间模型，设置在试验容器内部，用于模拟地下空间结构；调节框架，设置在试验容器内部，用于固定地下空间模型；供水系统，连接试验容器，用于模拟不同的降雨强度和地下水渗流情况；采集系统，连接试验容器，用于实时监测土体的状态；数据处理系统，连接采集系统，用于整合数据、即时处理并存储，支持后续分析与模拟；排水系统，设置在试验容器下部侧壁，用于收集和排出渗流水，防止试验容器内积水；地下空间模型包括数个独立的模块单元，数个模块单元分别具有不同的形状和尺寸，且模块单元之间可拆卸固定连接，模块单元的连接界面为通用连接界面，允许不同形状的模块单元互换和组合，以模拟不同形状和尺寸的地下空间。
29、利用该地下空间周围土体渗流试验装置模拟不同降雨强度下的水文变化，研究地下空间结构在各种降雨条件下的土体渗流路径和渗透压力分布，并通过采集系统实时监测土体的湿度、孔隙压力和渗流速度，通过数据处理系统进行即时分析，生成详细的渗流特性图谱。研究结果将为地下空间工程的防水设计和应急排水的优化提供科学依据，有助于提高地下结构在不同降雨强度下的安全性和稳定性。
30、首先，确保试验装置的各个部分都处于正常工作状态，包括试验容器、地下空间模型、调节框架、供水系统、采集系统、数据处理系统和排水系统。检查地下空间模型的模块单元是否已根据试验需求进行组合，并通过调节框架牢固固定在试验容器内部。调节框架不仅提供支撑，还确保地下空间模型在整个试验过程中保持稳定，从而保证试验数据的准确性。
31、接下来，将试验容器内均匀填充适量的土体，确保土体层的密度和初始含水率符合试验要求。在填充过程中，应特别注意土体的均匀性和压实度，以模拟实际的地下环境。
32、试验正式开始时，通过供水系统模拟不同强度的降雨条件。供水系统会按照设定的降雨强度和时间，将水均匀地注入试验容器的顶部，模拟各种自然降雨情境。
33、在降雨模拟过程中，采集系统会实时监测土体的湿度、孔隙压力和渗流速度，并将这些数据即时传输至数据处理系统。数据处理系统会对实时数据进行初步处理，并生成渗流路径和压力分布的图谱，详细描绘土体在不同降雨条件下的渗流特性。随着降雨模拟的持续进行，数据处理系统不断整合分析实时数据，生成更为精确的渗流特性图谱。这些图谱将展示不同降雨强度下的土体渗流路径和孔隙压力变化，提供详细的渗流信息。试验过程中，确保供水系统和采集系统稳定运行，及时调整任何可能出现的异常情况。
34、在试验结束后，排水系统启动，将试验容器中的多余渗流水排出，以避免土体过度饱和影响后续试验。将采集到的数据进行全面分析，通过数据处理系统生成最终的渗流特性报告。这些分析结果将为地下空间工程的防水设计和应急排水的优化提供科学依据，帮助提高地下结构在不同降雨强度下的安全性和稳定性。
35、最后，根据试验所得的数据和图谱，撰写试验报告，并提出对地下空间工程设计和应急排水方案的优化建议。
36、利用该地下空间周围土体渗流试验装置模拟地下水位的动态变化，研究不同地下水位条件下土体的渗透性及其对地下空间结构的影响，并通过采集系统精确监测土体含水量、渗流速度和电导率，并将数据传输至数据处理系统进行实时分析。研究成果将帮助工程师评估地下水位波动对地下空间长期稳定性的影响，并为地下水控制措施的设计提供重要参考，确保地下结构在不同水文条件下的安全性。
37、首先，确保试验装置的各个部分都处于正常工作状态，包括试验容器、地下空间模型、调节框架、供水系统、采集系统、数据处理系统和排水系统。检查地下空间模型的模块单元是否已根据试验需求进行组合，并通过调节框架牢固固定在试验容器内部。调节框架不仅提供支撑，还确保地下空间模型在整个试验过程中保持稳定，从而保证试验数据的准确性。
38、接下来，向试验容器内均匀填充土体，确保土体的密度和初始含水率符合试验要求。在填充过程中，应特别注意土体的均匀性和压实度，以模拟实际的地下环境。
39、准备工作完成后，通过供水系统模拟地下水位的动态变化。供水系统连接到试验容器的底部，通过控制水位高度来模拟地下水位的升高或降低过程。试验开始时，缓慢调节供水系统的出水量和速度，逐步改变试验容器内的水位，模拟地下水位的动态波动。供水系统的控制应根据试验设计的要求，模拟不同的水位变化速率和范围。
40、在地下水位变化过程中，采集系统将实时监测土体的含水量、渗流速度和电导率。传感器采集到的数据将通过传输装置即时传送到数据处理系统，数据处理系统对这些数据进行实时分析，并生成渗透性变化和电导率分布的图谱，详细描绘土体在不同地下水位条件下的渗流特性。
41、试验过程中，保持供水系统的稳定运行，并定期检查采集系统和数据处理系统的状态，确保数据的准确性和完整性。在水位变化的各个阶段，采集系统持续监测土体的状态，并将所有数据及时传输至数据处理系统，确保试验的连续性和数据的实时性。
42、试验结束后，逐步降低供水系统的水位，停止供水，并启动排水系统，排出试验容器中的多余水分，避免土体长时间浸泡影响后续试验。随后，对所有采集到的数据进行全面的后处理分析，通过数据处理系统生成最终的渗流和渗透性报告。报告中将详细描述不同地下水位条件下土体渗透性、电导率及其对地下空间结构的影响。
43、最后，根据试验所得的分析结果，撰写试验报告，为地下水控制措施的设计提供重要参考。这些研究成果将帮助工程师评估地下水位波动对地下空间长期稳定性的影响，确保地下结构在不同水文条件下的安全性和可靠性。
44、与现有技术相比，该地下空间周围土体渗流试验装置的模块化地下空间模型具有高度灵活性，可以根据试验需求自由组合不同形状和尺寸的模块，准确模拟各种复杂的地下空间结构。结合供水系统的精准调控和实时监测分析功能，大大提高了试验的精确性和适用性，为地下空间工程的设计和安全评估提供了更可靠的依据。
45、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，不分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。
1.一种地下空间周围土体渗流试验装置，其特征在于：该地下空间周围土体渗流试验装置包括试验容器(1)、地下空间模型(2)、调节框架(3)、供水系统(4)、采集系统(5)、数据处理系统(6)和排水系统(7)；
2.根据权利要求1所述的地下空间周围土体渗流试验装置，其特征在于：所述调节框架(3)包括若干滑轨(301)、若干伸缩杆(302)和若干固定端(303)；
3.根据权利要求1所述的地下空间周围土体渗流试验装置，其特征在于：所述试验容器(1)包括容器本体(101)和盖体(102)；
4.根据权利要求3所述的地下空间周围土体渗流试验装置，其特征在于：所述供水系统(4)包括储水箱(401)、第一进水管(402)、第二进水管(403)、喷淋头(404)、第一恒流泵(405)和第二恒流泵(406)；
5.根据权利要求3所述的地下空间周围土体渗流试验装置，其特征在于：所述采集系统(5)包括若干湿度传感器(501)、若干电导率传感器(502)、若干流速传感器(503)和若干孔隙压力传感器(504)；
6.根据权利要求5所述的地下空间周围土体渗流试验装置，其特征在于：所述数据处理系统(6)包括数据采集模块(601)、中央处理单元(602)、数据整合及分析软件(603)和数据可视化模块(604)；
7.根据权利要求5所述的地下空间周围土体渗流试验装置，其特征在于：所述排水系统(7)包括排水管(701)和排水阀(702)；
8.根据权利要求7所述的地下空间周围土体渗流试验装置，其特征在于：所述容器本体(101)由透明有机玻璃制成。
