專利名稱：一種可評價飽和土體抗侵蝕特性的室內試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種評價飽和土體抗侵蝕特性的試驗裝置，具體說是一種巖土工程領域中一種能夠連續(xù)、準確、方便地測試飽和土體侵蝕率的室內試驗裝置。
背景技術：
隨著工程建設的不斷發(fā)展，大壩、路基等基礎設施的安全問題越來越得到人們的關注，引起壩體、路基等結構的損壞或破壞因素有很多，土體侵蝕就是其中重要原因之一。以澳大利亞為例，其地面表層覆蓋著大量的易侵蝕土，伴隨著氣候的冷暖交替，導致大量的土體流失和路堤滑坡，同時由于全球氣候變暖、地下水位下降，部分土體顆粒間粘聚力減小，土體極易受雨水、風等外力作用侵蝕，對上部構筑物造成一定的危害。大壩基礎中常埋設管道等相關設施，預埋管道使得土體存在一定的裂縫，經歷雨水沖刷、氣候變化等自然作用，裂縫不斷的擴展、延伸，可能會使得壩基產生不均勻沉降、壩體產生裂縫，嚴重危害壩體安全。土體抗侵蝕特性與壩體、路基基礎等安全密切相關，而侵蝕率是表征土體抗侵蝕特性的重要參數(shù)之一。自1976年Sherard發(fā)明了針孔試驗用來研究土體的抗侵蝕特性以來，許多學者進行了相關研究和探索，得到了一系列研究土體抗侵蝕特性的試驗裝置，如孔試驗、槽試驗等，但上述試驗裝置均存在一定的局限性，如測試的不連續(xù)性、精確度較差等，需要研制新的、更為精確、方便的試驗測試裝置。

發(fā)明內容
發(fā)明目的:本發(fā)明要解決的技術問題是針對目前國內無法進行飽和土體侵蝕率的定量評價，提出一種可用于巖土工程領域的連續(xù)定量評價飽和土體抗侵蝕特性的試驗裝置。技術方案:為了解 決上述技術問題，本發(fā)明采用了如下的技術放案:本發(fā)明的可評價飽和土體抗侵蝕特性的試驗裝置包括一號貯水器，一號貯水器內盛有侵蝕液，侵蝕液經導管由抽水泵輸送至二號貯水器，二號貯水器放置于三號貯水器內；三號貯水器內的侵蝕液經導管回流至一號貯水器；二號貯水器內的侵蝕液經導管流向過濾器，過濾器的下游向連接有試樣；試樣兩端設有壓力傳感器，中心設有侵蝕液流通的通孔，試樣的下游向通過導管連接濁度計；濁度計通過導管與四號貯水器相連；四號貯水器放置于電子天平上；壓力傳感器、濁度計和電子天平均與數(shù)據(jù)采集儀相連。其中，試樣放置于銅模中，銅模的內壁貼有濾紙。其中，試樣的高度為100mm,直徑為50mm ;試樣中心的通孔為圓柱形通孔，圓孔的初始直徑為5mm;濁度計的量程宜為3500NTU ;電子天平的量程宜為50kg，精度不宜小于0.1g0本發(fā)明提出了一種可以連續(xù)、準確、方便的測試土體侵蝕率的試驗裝置，為評價土體抗侵蝕特性提供準確有效的試驗手段。
有益效果:巖土工程實踐中，有關土體抗侵蝕特性的評價對于壩體安全、路堤穩(wěn)定等非常重要。目前常用的評價土體抗侵蝕特性的室內試驗主要有針孔試驗和槽試驗等，但這些試驗裝置均存在一定的局限性，如量測結果不連續(xù)、精確度較差等。本發(fā)明解決了國內現(xiàn)有室內試驗裝置無法較好、連續(xù)、準確、方便的評價飽和土體抗侵蝕特性的缺陷，使得室內試驗測試飽和土體侵蝕率技術得到進一步發(fā)展。


圖1是本發(fā)明的試驗裝置圖；圖2為本發(fā)明試樣上預設通孔加工示意圖。其中有:一號貯水器1-1、二號貯水器1-2、三號貯水器1-3、四號貯水器1-4，抽水泵2，過濾器3，試樣4，壓力傳感器5，通孔6，濁度計7，電子天平8，數(shù)據(jù)采集儀9，銅模10，導塊11，濾紙12。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的一種可評價飽和土體抗侵蝕特性的試驗裝置，該裝置包括一號貯水器1-1，一號貯水器1-1內盛有侵蝕液，侵蝕液經導管由抽水泵2輸送至二號貯水器1-2，二號貯水器1-2放置于三號貯水器1-3內；三號貯水器1-3內的侵蝕液經導管回流至一號貯水器1-1。其中，二號貯水器1-2的體積小于三號貯水器1-3。二號貯水器1-2內的侵蝕液經導管流向過濾器3，過濾器3可以過濾侵蝕液中可能存在的雜質，過濾器3的下游向連接有試樣4，試樣4的兩端連接有可以測試兩端水壓力的壓力傳感器5 ;試樣的下游向通過導 管連接濁度計。試樣4放置于銅模10中，銅模10的內壁貼有濾紙12。如圖2所示，試樣4的中心通孔6為圓柱形通孔，圓柱形通孔通過導塊11制成。濁度計7通過導管與四號貯水器1-4相連；四號貯水器1-4放置于電子天平8上；壓力傳感器5、濁度計7和電子天平8均通過電纜與數(shù)據(jù)采集儀9相連。各貯水器容積視具體試驗情況而定。試樣4的高度為100mm,直徑為50mm,所述的一號忙水器1_1的容積為100L, 二號貯水器1-2的容積為25L，三號貯水器1-3、四號貯水器1-4的容積為50L ;濁度計7的量程宜為3500NTU，電子天平8的量程宜為50kg，精度不宜小于0.1g ;本裝置中，所有導管均為不易腐蝕的PVC管材料，各導管接頭處連接緊密。開始侵蝕試驗之前，使用游卡標尺量取試樣尺寸，即試樣通孔初始直徑(K、試樣通孔初始長度I。校正各測量儀器，開動抽水泵，侵蝕液由一號貯水器1-1泵送至二號貯水器1-2內，二號貯水器1-2內保持常水頭，溢出的侵蝕液經三號貯水器1-3回流至一號貯水器1-1內。二號貯水器1-2內侵蝕液經過濾器3流向兩端設有壓力傳感器5的試樣4，流出試樣4的侵蝕液經濁度計，最終進入四號貯水器1-4。試驗時間內，試樣兩端水壓力、流出試樣4的侵蝕液的濁度及重量等數(shù)據(jù)連續(xù)不斷的輸入至數(shù)據(jù)采集儀9中。根據(jù)大量的試驗結果分析得到，排出土體的侵蝕液的濃度與濁度間存在下列關系:C = k.T (I)
式中，C為排出土體的侵蝕液濃度(kg/m3)，T為排出土體的侵蝕液濁度(NTU)，k為排出土體的侵蝕液濃度與濁度的相關經驗系數(shù)，一般在0.002 0.011之間。根據(jù)式(1)，可以得到在δ t時間內侵蝕土體的侵蝕量為:5m = kQTX δ t (2)式中，δ m為St時間內土樣的侵蝕量(kg)，QSSt時間內通過侵蝕土體裂縫的平均流量(m3/s)，T為St時間內排出土體的侵蝕液的平均濁度(NTU)，k為排出土體的侵蝕液濃度與濁度的相關系數(shù)。δ t時間內土樣的侵蝕量還可表示為:
權利要求
1.一種可評價飽和土體抗侵蝕特性的試驗裝置，其特征在于:該裝置包括一號貯水器(1-1)，一號貯水器(1-1)內盛有侵蝕液，侵蝕液經導管由抽水泵(2)輸送至二號貯水器(1-2)，二號貯水器(1-2)放置于三號貯水器(1-3)內；三號貯水器(1-3)內的侵蝕液經導管回流至一號貯水器(1-1)； 二號貯水器(1-2)內的侵蝕液經導管流向過濾器(3)，過濾器(3)的下游向連接有試樣(4);試樣(4)上設有侵蝕液流通的通孔(6)，試樣兩端設有壓力傳感器(5)，試樣(4)的下游向通過導管連接濁度計(7);濁度計(7)通過導管與四號貯水器(1-4)相連；四號貯水器(1-4)放置于電子天平(8)上；壓力傳感器(5)、濁度計(7)和電子天平(8)均與數(shù)據(jù)采集儀(9)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的可評價飽和土體抗侵蝕特性的試驗裝置，其特征在于:試樣(4)放置于銅模(10)中，銅模(10)的內壁貼有濾紙(12)。
3.根據(jù)權利要求1所述的可評價飽和土體抗侵蝕特性的試驗裝置，其特征在于:試樣(4)的高度為100mm,直徑為50mm ;試樣(4)中心的通孔(6)為圓柱形通孔，圓孔的初始直徑為 Smnin
4.根據(jù)權利要求1所述的可評價飽和土體抗侵蝕特性的試驗裝置，其特征在于:濁度計(7)的量程為3500NTU ;電 子天平(8)的量程為50kg，精度不小于0.lg。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可評價飽和土體抗侵蝕特性的試驗裝置，該裝置包括一號貯水器，一號貯水器內盛有侵蝕液，侵蝕液經導管由抽水泵輸送至二號貯水器，二號貯水器放置于三號貯水器內；三號貯水器內的侵蝕液經導管回流至一號貯水器；二號貯水器內的侵蝕液經導管流向過濾器，過濾器的下游向連接有試樣；試樣兩端設有壓力傳感器，中心設有侵蝕液流通的通孔，試樣的下游向通過導管連接濁度計；濁度計通過導管與四號貯水器相連；四號貯水器放置于電子天平上；壓力傳感器、濁度計和電子天平均與數(shù)據(jù)采集儀相連。該試驗裝置測試土體侵蝕率具有連續(xù)、準確、方便等特點，為大壩、道路等地基土抗侵蝕特性研究和評價提供有效的試驗手段。
文檔編號G01N17/00GK103245604SQ20131017483
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月13日 優(yōu)先權日2013年5月13日
發(fā)明者蔡國軍, 張濤, 劉松玉, 李軍海, 茍聯(lián)盟, 接道波 申請人:東南大學, 江蘇省交通規(guī)劃設計院股份有限公司