超重力條件下的邊坡潮汐水位調(diào)控裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種邊坡水位調(diào)控裝置，特別是涉及一種超重力條件下的邊坡潮汐水位調(diào)控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水力誘發(fā)邊坡失穩(wěn)是邊坡穩(wěn)定性分析中的重要問(wèn)題，離心機(jī)能夠還原原型應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)，適用于分析土體變形穩(wěn)定問(wèn)題。當(dāng)土體中水位上升時(shí)，會(huì)導(dǎo)致土體有效應(yīng)力降低，同時(shí)土體內(nèi)存在滲流時(shí)，滲流力會(huì)進(jìn)一步增加土體失穩(wěn)的可能性。邊坡外漲落潮作用對(duì)土體變形穩(wěn)定有很大影響，漲落潮循環(huán)作用會(huì)導(dǎo)致邊坡產(chǎn)生張拉裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致坡體發(fā)生牽引式滑坡。實(shí)現(xiàn)土體邊坡內(nèi)外水位的可調(diào)控性，對(duì)分析水力誘發(fā)的土體邊坡失穩(wěn)及變形有重要意義。
[0003]目前，對(duì)于超重力條件下的邊坡水位模擬主要通過(guò)控制給排水流量的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。恒定給水速度供水，常常會(huì)導(dǎo)致施加水位超過(guò)設(shè)計(jì)值；在維持穩(wěn)定水位時(shí)，也難以準(zhǔn)確地補(bǔ)足因給水倉(cāng)內(nèi)水滲入土體而造成的水位下降，故用流量控制的方法在施加水位和維持水位時(shí)精度均不足。邊坡外排水過(guò)程中，水頭變化會(huì)導(dǎo)致排水速率改變，現(xiàn)有的流通控制的方法難以實(shí)現(xiàn)對(duì)水位下降速率的模擬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種超重力條件下的邊坡潮汐水位調(diào)控裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)水位高程的精確控制和水位漲落速率的連續(xù)控制的裝置。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明模型箱用隔板隔開(kāi)，隔板底部為儲(chǔ)水倉(cāng)，隔板上部用多孔透水板隔開(kāi)，多孔透水板左右兩外側(cè)均為水位調(diào)節(jié)倉(cāng)，多孔透水板內(nèi)側(cè)面覆有土工織物反濾層為模型倉(cāng)，模型倉(cāng)內(nèi)裝有被測(cè)試的土層，兩個(gè)蠕動(dòng)泵分別通過(guò)各自的離心機(jī)旋轉(zhuǎn)接頭經(jīng)給水管將給水管口伸至各自水位調(diào)節(jié)倉(cāng)底部，左右兩個(gè)水位調(diào)節(jié)倉(cāng)底部固定有孔壓傳感器，左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)內(nèi)的排氣管和排水管與儲(chǔ)水倉(cāng)相通，排水管側(cè)面開(kāi)有一條直槽，排水管內(nèi)裝有活塞，活塞與排水管為滑動(dòng)配合，電動(dòng)缸一端與活塞頂部連接，另一端固定在模型箱上部。
[0006]所述電動(dòng)缸控制活塞上移時(shí)，左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)水經(jīng)排水管側(cè)面直槽與儲(chǔ)水倉(cāng)連通，左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)水位與模型倉(cāng)左側(cè)水位一致，活塞上下移動(dòng)，控制排水管側(cè)面直槽開(kāi)口大小，調(diào)節(jié)排水速率。
[0007]與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明適用于離心機(jī)邊坡內(nèi)部水位控制和外部潮汐水位調(diào)控。
[0008](2)能夠?qū)崟r(shí)反饋水位信息實(shí)施調(diào)控，水位控制精度高。
[0009](3)能夠?qū)崿F(xiàn)離心機(jī)邊坡潮汐水位及漲落速率的連續(xù)控制，還原實(shí)際水力條件。
[0010](4)裝置整體構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于安裝，費(fèi)用低。
[0011]本發(fā)明對(duì)研宄水力誘發(fā)邊坡失穩(wěn)問(wèn)題有重要意義。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0013]圖2是圖1的俯視放大圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的控制原理示意圖。
[0015]圖4是排水管及活塞裝配示意圖。
[0016]圖1中:1、蠕動(dòng)泵；2、離心機(jī)旋轉(zhuǎn)接頭；3、給水管；4、孔壓傳感器；5、多孔透水板；6、土工織物反濾層；7、排氣管；8、排水管；9、活塞；10、電動(dòng)缸；11、隔板；12、儲(chǔ)水倉(cāng)；13、模型倉(cāng)；14、水位調(diào)節(jié)倉(cāng)；15、模型箱。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖有實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0018]如圖1、圖2所不，本發(fā)明的模型箱15用隔板11隔開(kāi)，隔板11底部為儲(chǔ)水倉(cāng)12，隔板11上部用多孔透水板5隔開(kāi)，多孔透水板5左右兩外側(cè)均為水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14，多孔透水板5內(nèi)側(cè)面覆有土工織物反濾層6為模型倉(cāng)13，模型倉(cāng)13內(nèi)裝有被測(cè)試的土層，兩個(gè)蠕動(dòng)泵I分別通過(guò)各自的離心機(jī)旋轉(zhuǎn)接頭2經(jīng)給水管3將給水管口伸至各自水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14底部，左右兩個(gè)水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14底部固定有孔壓傳感器4，左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14內(nèi)的排氣管7和排水管8與儲(chǔ)水倉(cāng)12相通，排水管8側(cè)面開(kāi)有一條直槽，排水管8內(nèi)裝有活塞9，活塞9與排水管8為滑動(dòng)配合，電動(dòng)缸10 —端與活塞9頂部連接，電動(dòng)缸10另一端固定在模型箱15上部，被測(cè)試的土層坡型根據(jù)試驗(yàn)需要設(shè)計(jì)。
[0019]如圖1、圖4所示，所述電動(dòng)缸10控制活塞9上移時(shí)，左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)水經(jīng)排水管8側(cè)面直槽與儲(chǔ)水倉(cāng)12連通，左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)水位與模型倉(cāng)13左側(cè)水位一致，活塞9上下移動(dòng)，控制排水管8側(cè)面直槽開(kāi)口大小，調(diào)節(jié)排水速率。
[0020]兩個(gè)水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14內(nèi)孔壓傳感器4與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接實(shí)時(shí)反饋水位高程，外接蠕動(dòng)泵I通過(guò)改變轉(zhuǎn)速調(diào)控給水管給水速度。
[0021]本發(fā)明的工作原理如下:
模型箱15安裝到離心機(jī)上，開(kāi)啟離心機(jī)在超重力條件下進(jìn)行試驗(yàn)。如圖1和圖3 (a)所示，兩個(gè)蠕動(dòng)泵I通過(guò)各自離心機(jī)旋轉(zhuǎn)接頭2接給水管3向左右水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14供水，提升水位時(shí)，給蠕動(dòng)泵一個(gè)較大的轉(zhuǎn)速，使得左右水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14水位上升，位于左右水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14底部的孔壓傳感器4實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)底部孔壓，反映當(dāng)前水頭高度，并及時(shí)反饋到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過(guò)控制程序調(diào)整蠕動(dòng)泵I轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整給水管3的給水速率，通過(guò)如此一個(gè)負(fù)反饋控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)左右水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14中水位上升過(guò)程控制及水位穩(wěn)定控制，模擬漲潮過(guò)程。左右水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14水位上升過(guò)程中，水通過(guò)多孔透水板5進(jìn)入模型倉(cāng)13，土工織物反濾層6可以防止出水時(shí)速率過(guò)快對(duì)土體造成的沖刷。
[0022]如圖1、圖3 (b)和圖4所示，電動(dòng)缸10固定在模型箱15上，并與排水管8內(nèi)活塞9相連，排水管8側(cè)面開(kāi)有一條直槽，活塞9與排水管8為滑動(dòng)配合。電動(dòng)缸10帶動(dòng)活塞9上移時(shí)，左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14水經(jīng)排水管8側(cè)面直槽與儲(chǔ)水倉(cāng)12連通，左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14內(nèi)的水從排水管8開(kāi)口處流入，并排至儲(chǔ)水倉(cāng)12內(nèi)。開(kāi)始降水時(shí)，給電動(dòng)缸10 —個(gè)較大豎向向上位移量，排水管8開(kāi)口較大，使得左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14開(kāi)始排水，模型倉(cāng)13左側(cè)水先后通過(guò)土工織物反濾層6和多孔透水板5進(jìn)入左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14，模型倉(cāng)13左側(cè)水位與左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14水位保持一致。置于左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14底部的孔壓傳感器4實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14內(nèi)水頭變化，并反饋到信號(hào)控制中心，通過(guò)控制程序，給電動(dòng)缸10 —個(gè)較小的向下的位移量，使得排水管8開(kāi)口減小，從而減緩水位下降速率。水位下降過(guò)快時(shí)，電動(dòng)缸10下移，水位下降過(guò)慢時(shí)，電動(dòng)缸10上移，通過(guò)如此一個(gè)差動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)邊坡外水位高程及下降速率的連續(xù)控制，模擬落潮過(guò)程。儲(chǔ)水倉(cāng)12中空氣通過(guò)排氣管7排出，左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14排水時(shí)土層內(nèi)滲流導(dǎo)致右水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14水位下降時(shí)，通過(guò)右蠕動(dòng)泵I向右水位調(diào)節(jié)倉(cāng)14內(nèi)補(bǔ)充水至設(shè)計(jì)高程。
[0023]本發(fā)明整體構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于安裝，由于水位調(diào)控過(guò)程中采用差動(dòng)控制，初始階段控制值與目標(biāo)值有一定差異，且有一定波動(dòng)，但隨著波動(dòng)的減小，準(zhǔn)確性逐步提高，這保證了本發(fā)明裝置對(duì)水位高程控制的精確性及水位變化速率控制的連續(xù)性；采用負(fù)反饋控制，保證了本發(fā)明裝置調(diào)控時(shí)的穩(wěn)定性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超重力條件下的邊坡潮汐水位調(diào)控裝置，其特征在于:模型箱(15)用隔板(11)隔開(kāi)，隔板(11)底部為儲(chǔ)水倉(cāng)(12)，隔板(11)上部用多孔透水板(5)隔開(kāi)，多孔透水板(5)左右兩外側(cè)均為水位調(diào)節(jié)倉(cāng)(14)，多孔透水板(5)內(nèi)側(cè)面覆有土工織物反濾層(6)為模型倉(cāng)(13)，模型倉(cāng)(13)內(nèi)裝有被測(cè)試的土層，兩個(gè)蠕動(dòng)泵分別通過(guò)各自的離心機(jī)旋轉(zhuǎn)接頭經(jīng)給水管將給水管口伸至各自水位調(diào)節(jié)倉(cāng)底部，左右兩個(gè)水位調(diào)節(jié)倉(cāng)(14)底部固定有孔壓傳感器(4)，左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)內(nèi)的排氣管(7)和排水管(8)與儲(chǔ)水倉(cāng)(12)相通，排水管(8)側(cè)面開(kāi)有一條直槽，排水管(8)內(nèi)裝有活塞(9)，活塞(9)與排水管(8)為滑動(dòng)配合，電動(dòng)缸(10)一端與活塞(9)頂部連接，另一端固定在模型箱(15)上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超重力條件下的邊坡潮汐水位調(diào)控裝置，其特征在于:所述電動(dòng)缸(10)控制活塞(9)上移時(shí)，左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)水經(jīng)排水管(8)側(cè)面直槽與儲(chǔ)水倉(cāng)(12)連通，左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)水位與模型倉(cāng)(13)左側(cè)水位一致，活塞(9)上下移動(dòng)，控制排水管(8 )側(cè)面直槽開(kāi)口大小，調(diào)節(jié)排水速率。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超重力條件下的邊坡潮汐水位調(diào)控裝置。模型箱底部為儲(chǔ)水倉(cāng)，上部分隔成左右兩個(gè)水位調(diào)節(jié)倉(cāng)和中部的模型倉(cāng)，模型倉(cāng)內(nèi)裝有被測(cè)試的土層，兩個(gè)蠕動(dòng)泵分別通過(guò)各自的離心機(jī)旋轉(zhuǎn)接頭將給水管口伸至各自水位調(diào)節(jié)倉(cāng)底部，兩個(gè)水位調(diào)節(jié)倉(cāng)底部固定有孔壓傳感器，左水位調(diào)節(jié)倉(cāng)內(nèi)的排氣管和排水管與儲(chǔ)水倉(cāng)相通，排水管側(cè)面開(kāi)有一條直槽，排水管內(nèi)裝有活塞，活塞與排水管為滑動(dòng)配合，電動(dòng)缸一端與活塞頂部連接，另一端固定在模型箱上部。本發(fā)明適用于離心機(jī)邊坡內(nèi)部水位控制和外部潮汐水位調(diào)控；實(shí)時(shí)反饋水位信息實(shí)施調(diào)控，水位控制精度高；實(shí)現(xiàn)離心機(jī)邊坡潮汐水位及漲落速率的連續(xù)控制，還原實(shí)際水力條件；整體構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于安裝。
【IPC分類(lèi)】E02D17-20, E02D3-10
【公開(kāi)號(hào)】CN104674784
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510013293
【發(fā)明人】朱斌, 李俊超, 陳云敏, 黃錦舒
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年1月9日