本發(fā)明涉及環(huán)境工程及土力學領(lǐng)域，具體涉及一種模擬流水作用下固體介質(zhì)劣化破壞的試驗儀器。

背景技術(shù)：

土體在實際工程中，受到來自地下水或自然降水徑流的沖刷，另外在河流中岸坡中，均存在土體沖刷流失問題，土體由于飽水后，土體本身強度將大幅度降低和折減，另一方面土體微觀結(jié)構(gòu)破壞，顆粒崩解并脫落，宏觀則變現(xiàn)為大量的水土流失或耕地面積減少，因而給工程安全及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴重的威脅。目前的檢測土體水穩(wěn)性的試驗一般較為粗糙，且均為靜水中進行，并無專門針對動水情況下土體劣化破壞檢測的較為簡單的技術(shù)與設(shè)備。因此需要發(fā)明一種占地較小，試驗可控性較強的試驗裝置，能使在有效反映在動水侵蝕情況下，檢測土體或其他固相介質(zhì)形變的過程和規(guī)律的儀器，另一方面則節(jié)約人力、物力以及財力的投入。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活，能夠有效、實時的反映土體在動水侵蝕作用下的破壞過程和規(guī)律，能夠提高試驗效率，減少試驗成本，增強試驗可控性的模擬流水作用下固體介質(zhì)劣化破壞的試驗儀器。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：包括頂部開口的試樣室，試樣室包括循環(huán)通路，循環(huán)通路內(nèi)填充有流體，循環(huán)通路內(nèi)設(shè)置有用于放置試樣的試樣固定架，循環(huán)通路內(nèi)還設(shè)置有用于控制流體流速的螺旋槳，螺旋槳通過電機驅(qū)動，所述試樣固定架上設(shè)置有用于檢測試樣質(zhì)量變化的拉力傳感器，拉力傳感器連接至計算機。

所述循環(huán)通路為環(huán)形通路。

所述環(huán)形通路的圓心部位為空腔，所述電機設(shè)置在空腔內(nèi)。

所述空腔內(nèi)設(shè)置有底座，底座上設(shè)置有固定支架，固定支架伸出試樣室并與試樣固定架固定連接。

所述底座為截面呈圓形或矩形的實心配重塊。

所述循環(huán)通路上設(shè)置有流速傳感器，流速傳感器連接至計算機。

所述流速傳感器設(shè)置在靠近試樣固定架的循環(huán)通路上。

所述電機為調(diào)速電機，電機的控制端連接至計算機。

所述試樣室呈圓柱狀，采用透明鋼化玻璃或有機玻璃制成。

所述試樣固定架包括固定桿和設(shè)置在固定桿底部的固定板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在試樣室設(shè)置循環(huán)通路，循環(huán)通路內(nèi)填充流體，利用螺旋槳攪動流體使流體以不同流速流動，對試樣固定架上固定的試樣進行動水沖蝕，并利用拉力傳感器檢測試樣質(zhì)量變化，通過控制電機轉(zhuǎn)速達到控制流速的目的，從而模擬了流水作用下固體介質(zhì)劣化破壞的試驗，本發(fā)明能夠應用于土體及其他固相介質(zhì)材料在動水沖蝕的監(jiān)測試驗，有效的提高試驗效率，增強試驗的可控制性，并達到節(jié)約資源的目的。此外本發(fā)明原理簡單易懂，操作方便安全，具有良好的使用和推廣價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為試樣室的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-電機、2-試樣室、3-固定支架、4-拉力傳感器、5-數(shù)據(jù)連接線、6-計算機、7-試樣固定架、8-循環(huán)通路、9-底座、10-空腔、11-螺旋槳、12-流速傳感器。

具體實施方式

下面結(jié)合具體的實施例和說明書附圖對本發(fā)明作進一步的解釋說明。

參見圖1，本發(fā)明包括頂部開口的試樣室2，試樣室2呈圓柱狀，采用透明鋼化玻璃或有機玻璃制成，參見圖2，試樣室2包括循環(huán)通路8，循環(huán)通路8為環(huán)形通路，環(huán)形通路的圓心部位為空腔10，循環(huán)通路8內(nèi)填充有流體，循環(huán)通路8內(nèi)設(shè)置有用于放置試樣的試樣固定架7，試樣固定架7包括固定桿和設(shè)置在固定桿底部的固定板。循環(huán)通路8內(nèi)還設(shè)置有用于控制流體流速的螺旋槳11，螺旋槳11通過電機1驅(qū)動，電機1設(shè)置在空腔10內(nèi)，空腔10內(nèi)設(shè)置有底座9，底座上設(shè)置有固定支架3，固定支架3伸出試樣室2并與試樣固定架7固定連接，底座9為截面呈圓形或矩形的實心配重塊。試樣固定架7上設(shè)置有用于檢測試樣質(zhì)量變化的拉力傳感器4，拉力傳感器4通過數(shù)據(jù)連接線5連接至計算機6。循環(huán)通路8上設(shè)置有流速傳感器12，流速傳感器12通過數(shù)據(jù)連接線5連接至計算機6，流速傳感器12設(shè)置在靠近試樣固定架7的循環(huán)通路8上。電機1為調(diào)速電機，電機1的控制端通過數(shù)據(jù)連接線5連接至計算機6。

本發(fā)明包括固定支架3、拉力傳感器4、試樣固定架7、底座9、試樣室2、螺旋槳11、電機1、流速傳感器12、循環(huán)通路8、計算機6。試樣室2為圓柱狀，采用透明鋼化玻璃或有機玻璃制成，從而保證在試驗過程中能觀測試樣的變化情況；固定支架3由鋼質(zhì)材料制成，具有較好的穩(wěn)定性，在外力及溫度變化情況下，不發(fā)生變形，底部設(shè)置實心鋼質(zhì)的底座9從而保持整體穩(wěn)定性；底座9設(shè)置于在固定支架3底部，可制成圓形或矩形外形，整體不宜過大從而便于放置，且材質(zhì)為實心鋼質(zhì)，在試驗過程中不發(fā)生移動，保證試驗過程中整體的穩(wěn)定性；拉力傳感器4設(shè)置于固定支架3之與試樣固定架7之間，用于監(jiān)測固體試樣在動水沖蝕下的實時變化數(shù)據(jù)；試樣固定架7位于固定支架3一側(cè)，設(shè)置有拉力傳感器4，試樣固定架7伸入循環(huán)通路8的試驗區(qū)域，可放置和固定各種形狀的原裝或重塑土試樣；循環(huán)通路8為首尾相連形成的環(huán)狀回路，敞口結(jié)構(gòu)，循環(huán)通路8的圓心部位中空，用于放置固定支架3及其底座9；螺旋槳11設(shè)置于循環(huán)通路8一側(cè)，在電機1通電之后可旋轉(zhuǎn)，用于激發(fā)循環(huán)通路8流體流動，并可調(diào)整循環(huán)通路8中模擬流水的流速；電機1與螺旋槳11相連為螺旋槳提供動力，電機1為調(diào)速電機，控制端與計算機連接，可通過計算機控制，能夠?qū)崟r改變其轉(zhuǎn)速從而改變循環(huán)通路8中的水流速度，以模擬不同的徑流情況；流速傳感器12置于靠近試樣固定架7的前方，并與計算機6相連，用于測定實際流速并將數(shù)據(jù)傳給計算機6；試驗區(qū)為循環(huán)通路8進行沖蝕的區(qū)域，試樣固定架7將試樣固定在本區(qū)域，從而進行動水侵蝕；計算機用于采集拉力傳感器4、流速傳感器12收集的數(shù)據(jù)，并調(diào)節(jié)電機1從而控制螺旋槳11的轉(zhuǎn)速。

本發(fā)明在循環(huán)通路內(nèi)填充流體，利用螺旋槳攪動流體使流體以不同流速流動，對試樣固定架上固定的試樣進行動水沖蝕，并利用拉力傳感器檢測試樣質(zhì)量變化，通過控制電機轉(zhuǎn)速達到控制流速的目的，從而模擬了流水作用下固體介質(zhì)劣化破壞的試驗。

本發(fā)明模擬了流水作用下固體介質(zhì)劣化破壞的試驗，能夠在土體及其他固相介質(zhì)材料在動水沖蝕監(jiān)測試驗過程中方便靈活的使用，可以有效的提高試驗效率，增強試驗的可控制性，并達到節(jié)約資源的目的。此外本發(fā)明原理簡單易懂，操作方便安全，具有良好的使用和推廣價值。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種模擬流水作用下固體介質(zhì)劣化破壞的試驗儀器，目的在于，反映土體在動水侵蝕作用下的破壞過程和規(guī)律，提高試驗效率，減少試驗成本，增強試驗可控性，所采用的技術(shù)方案為：包括頂部開口的試樣室，試樣室包括循環(huán)通路，循環(huán)通路為環(huán)形通路，循環(huán)通路內(nèi)填充有流體，循環(huán)通路內(nèi)設(shè)置有用于放置試樣的試樣固定架，循環(huán)通路內(nèi)還設(shè)置有用于控制流體流速的螺旋槳，螺旋槳通過電機驅(qū)動，所述試樣固定架上設(shè)置有用于檢測試樣質(zhì)量變化的拉力傳感器，拉力傳感器連接至計算機，所述循環(huán)通路上設(shè)置有流速傳感器，流速傳感器連接至計算機。

技術(shù)研發(fā)人員：趙高文;孔令偉;樊恒輝;石美
受保護的技術(shù)使用者：榆林學院
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.28
技術(shù)公布日：2017.07.21