一種可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置，其包括試驗(yàn)砂槽、分別與該試驗(yàn)砂槽的上游端及下游端連通的前緩沖室及后緩沖室、與所述前緩沖室的另一端相連通的上游水室及與所述后緩沖室的另一端相連通的出水室；其中，所述試驗(yàn)砂槽的內(nèi)壁上間隔設(shè)有測(cè)定土體圍壓的土壓力盒，所述上游水室內(nèi)設(shè)有可均勻升降的排水管。優(yōu)點(diǎn)為該管涌試驗(yàn)裝置首先通過(guò)設(shè)置前后緩沖室，使水進(jìn)出砂槽較為平穩(wěn)，從而保證實(shí)現(xiàn)流網(wǎng)的穩(wěn)定；其次，通過(guò)橡膠排水管與機(jī)械設(shè)備所組成的水位調(diào)節(jié)設(shè)備，達(dá)到水位的精確調(diào)控，實(shí)現(xiàn)非穩(wěn)定滲流水位高度的準(zhǔn)確模擬；同時(shí)通過(guò)在砂槽內(nèi)側(cè)壁各點(diǎn)設(shè)置土壓力盒測(cè)土壓力，控制土體圍壓大小，使每層地基土裝填時(shí)密實(shí)均勻。
【專利說(shuō)明】
一種可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于管涌試驗(yàn)裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)由于水資源時(shí)空分布不均、暴雨洪水等問(wèn)題修建了大量水利工程。但堤防常發(fā)生管涌險(xiǎn)情，甚至造成決堤。管涌是土體在滲流作用下侵蝕為可動(dòng)細(xì)顆粒并隨水在孔隙中運(yùn)移流失的過(guò)程。在此過(guò)程中土體中的粗顆粒可能被架空、塌落，最后造成土體的破壞。隨著管涌的發(fā)展可能會(huì)引起堤身下陷、不均勻沉降、整體失穩(wěn)等現(xiàn)象，甚至釀成決堤的災(zāi)難，危害十分嚴(yán)重，管涌在工程中帶來(lái)的諸多問(wèn)題引起了人們的高度重視，國(guó)內(nèi)外研究人員關(guān)于管涌及其破壞進(jìn)行了大量的研究，得到了許多有意義的成果。管涌砂槽模型試驗(yàn)裝置是室內(nèi)模擬管涌的主要儀器，常見(jiàn)于研究管涌發(fā)生發(fā)展的科研實(shí)驗(yàn)中。目前，很多滲流管涌試驗(yàn)在研究非穩(wěn)定滲流中由于其排水不穩(wěn)定不均勻，無(wú)法通過(guò)控制進(jìn)水量來(lái)使得水位均勻升降，而流槽進(jìn)出水口設(shè)置不合理導(dǎo)致對(duì)真實(shí)的地基土中滲流狀態(tài)不能正確模擬，在實(shí)驗(yàn)中并不能根據(jù)土的側(cè)壁壓力推測(cè)各點(diǎn)土的密實(shí)度。其缺點(diǎn)有:(I)不能勻速地進(jìn)行進(jìn)水室水位的升降；(2)缺少緩沖室導(dǎo)致流網(wǎng)紊亂與實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)；(3)無(wú)法準(zhǔn)確得知土體側(cè)壁圍壓的大小。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]實(shí)用新型目的:本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠勻速調(diào)節(jié)進(jìn)水室的水位高低、實(shí)現(xiàn)對(duì)非穩(wěn)定滲流的準(zhǔn)確模擬，使水進(jìn)出流槽都較為平穩(wěn)而不影響流網(wǎng)形態(tài)，且能夠準(zhǔn)確的掌握地基土對(duì)流槽側(cè)壁和底部的壓力的管涌試驗(yàn)裝置。
[0004]技術(shù)方案:本實(shí)用新型的可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)砂槽、分別與該試驗(yàn)砂槽的上游端及下游端連通的前緩沖室及后緩沖室、與所述前緩沖室的另一端相連通的上游水室及與所述后緩沖室的另一端相連通的出水室;其中，所述試驗(yàn)砂槽的內(nèi)壁上間隔設(shè)有測(cè)定土體圍壓的土壓力盒，所述上游水室內(nèi)設(shè)有可均勻升降的排水管。優(yōu)選的，試驗(yàn)砂槽的上部設(shè)有蓋板，該蓋板上不同位置處設(shè)有管涌口，出水室的末端設(shè)有出水口。
[0005]進(jìn)一步說(shuō)，本實(shí)用新型的上游水室與前緩沖室的另一端通過(guò)透水板相連通;試驗(yàn)砂槽的上游端與前緩沖室通過(guò)透水板相連通;試驗(yàn)砂槽的下游端與后緩沖室通過(guò)透水板相連通;后緩沖室的另一端與出水室通過(guò)透水板相連通;前緩沖室及后緩沖室內(nèi)分別填充有卵石;排水管的上端通過(guò)滑輪連接可調(diào)速電動(dòng)機(jī)進(jìn)行均勻升降。
[0006]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的顯著優(yōu)點(diǎn)為:該管涌試驗(yàn)裝置首先通過(guò)設(shè)置前后緩沖室，使水進(jìn)出砂槽較為平穩(wěn)，從而保證實(shí)現(xiàn)流網(wǎng)的穩(wěn)定，能更真實(shí)地模擬大面積地基土中的滲流情況;其次，通過(guò)橡膠排水管與機(jī)械設(shè)備所組成的水位調(diào)節(jié)設(shè)備，達(dá)到水位的精確調(diào)控，實(shí)現(xiàn)非穩(wěn)定滲流水位高度的準(zhǔn)確模擬；同時(shí)通過(guò)在砂槽內(nèi)側(cè)壁各點(diǎn)設(shè)置土壓力盒測(cè)土壓力，控制土體圍壓大小，使每層地基土裝填時(shí)密實(shí)均勻。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0008]圖2是排水管上部連接的細(xì)節(jié)示意圖。
[0009]圖中:1、試驗(yàn)砂槽，2、前緩沖室，3、后緩沖室，4、上游水室，5、出水室，6、土壓力盒，
7、排水管，8、透水板，9、蓋板，10、管涌口，11、出水口，12、進(jìn)水管，13、測(cè)壓孔，14、卵石，15、塑料固定環(huán)，16、尼龍繩，17、滑輪，18、可調(diào)速電動(dòng)機(jī)，19、土壓力顯示裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0011]如圖1所示，本實(shí)用新型的可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置包括試驗(yàn)砂槽1、分別與該試驗(yàn)砂槽I的上游端及下游端連通的前緩沖室2及后緩沖室3、與所述前緩沖室2的另一端相連通的上游水室4及與所述后緩沖室3的另一端相連通的出水室5，其中，所述試驗(yàn)砂槽I的內(nèi)壁上間隔設(shè)有測(cè)定土體圍壓的土壓力盒6，所述上游水室4內(nèi)設(shè)有可均勻升降的排水管7;而所述上游水室4與前緩沖室2的另一端通過(guò)多孔的透水板8相連通；所述試驗(yàn)砂槽I的上游端與前緩沖室2通過(guò)多孔的透水板8相連通;所述試驗(yàn)砂槽I的下游端與后緩沖室3通過(guò)多孔的透水板8相連通;所述后緩沖室3的另一端與出水室5通過(guò)多孔的透水板8相連通;所述前緩沖室2及后緩沖室3內(nèi)分別填充有卵石14，以能夠達(dá)到緩沖水流的目的;試驗(yàn)砂槽上部設(shè)有蓋板9，該蓋板的不同位置處設(shè)有管涌口 10;出水室5的末端后板設(shè)有出水口 11。且結(jié)合圖2所示，本實(shí)用新型的上游水室4具有較高的圍合玻璃板，在其內(nèi)部設(shè)有橡膠排水管7，該排水管上端通過(guò)水室側(cè)壁的塑料固定環(huán)15及尼龍繩16穿過(guò)排水管7上端小孔并跨過(guò)滑輪17與可調(diào)速電動(dòng)機(jī)18相連接，通過(guò)該可調(diào)速電動(dòng)機(jī)18使得排水管7進(jìn)行均勻升降，該排水管7的下部穿過(guò)上游水室4上的排水口延伸至室外;此外，上游水室4內(nèi)還設(shè)有進(jìn)水管12，與外部的水龍頭相連通，通過(guò)調(diào)控水龍頭的閥門調(diào)控水流的大小。
[0012]本實(shí)用新型的實(shí)施過(guò)程如下:當(dāng)測(cè)定土體圍壓大小對(duì)管涌破壞的影響時(shí)，首先在試驗(yàn)砂槽內(nèi)分層填裝圖樣，確認(rèn)裝填滿整個(gè)槽體之后，加蓋板，且將管涌口保持關(guān)閉狀態(tài)，并關(guān)閉進(jìn)水管端水龍頭，土壓力盒將初始的側(cè)壁土壓力的數(shù)值傳輸并顯示在顯示裝置上，待一段時(shí)間后，打開(kāi)其中一個(gè)管涌口及水龍頭，水流通過(guò)進(jìn)水管進(jìn)入上游水室，直至上游水位達(dá)到排水管的上端部，水流通過(guò)布滿卵石的前緩沖室后從透水板進(jìn)入試驗(yàn)砂槽，對(duì)土層進(jìn)行滲透，剩余的水流經(jīng)后緩沖室進(jìn)入出水室通過(guò)出水口排出，此時(shí)，對(duì)蓋板施加堆載壓力，待顯示裝置數(shù)值基本穩(wěn)定后可測(cè)定壓力數(shù)值并可調(diào)整蓋板上的堆載壓力，從而測(cè)定壓力對(duì)管涌破壞的影響。
[0013]當(dāng)測(cè)定管涌口位置對(duì)管涌破壞的影響時(shí)，只需要更改不同管涌口的位置，采用上述的測(cè)試方法即可。
[0014]當(dāng)測(cè)定水位高低對(duì)管涌破壞的影響時(shí)，只需要通過(guò)設(shè)定電動(dòng)機(jī)不同的速度，均勻提升排水管，以此來(lái)均勻升降水位，且試驗(yàn)砂槽內(nèi)設(shè)置不同位置的測(cè)壓孔，將其與測(cè)驗(yàn)管連接，測(cè)定所需位置的水位高度來(lái)計(jì)算管涌口發(fā)生流砂現(xiàn)象時(shí)的臨街梯度即可。
[0015]本實(shí)用新型裝置能夠有效地模擬均勻升降水位情況和不同土壓力下管涌破壞的機(jī)理，利用對(duì)管涌的試驗(yàn)研究。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置，其特征在于:該裝置包括試驗(yàn)砂槽(I)、分別與該試驗(yàn)砂槽(I)的上游端及下游端連通的前緩沖室(2)及后緩沖室(3)、與所述前緩沖室(2)的另一端相連通的上游水室(4)及與所述后緩沖室(3)的另一端相連通的出水室(5);其中，所述試驗(yàn)砂槽(I)的內(nèi)壁上間隔設(shè)有測(cè)定土體圍壓的土壓力盒(6)，所述上游水室(4)內(nèi)設(shè)有可均勻升降的排水管(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述上游水室(4)與前緩沖室(2)的另一端通過(guò)透水板(8)相連通。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述試驗(yàn)砂槽(I)的上游端與前緩沖室(2)通過(guò)透水板(8)相連通。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述試驗(yàn)砂槽(I)的下游端與后緩沖室(3)通過(guò)透水板(8)相連通。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述后緩沖室(3)的另一端與出水室(5)通過(guò)透水板(8)相連通。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述前緩沖室(2)及后緩沖室(3)內(nèi)分別填充有卵石。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述排水管(7)的上端通過(guò)滑輪連接可調(diào)速電動(dòng)機(jī)進(jìn)行均勻升降。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述試驗(yàn)砂槽(I)的上部設(shè)有蓋板(9)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述蓋板(9)上不同位置處設(shè)有管涌口( 1)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可均勻升降水位并測(cè)定土體壓力的管涌試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述出水室(5)的末端設(shè)有出水口(11)。
【文檔編號(hào)】G01N33/24GK205679610SQ201620601777
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月17日 公開(kāi)號(hào)201620601777.8, CN 201620601777, CN 205679610 U, CN 205679610U, CN-U-205679610, CN201620601777, CN201620601777.8, CN205679610 U, CN205679610U
【發(fā)明人】杜偉偉, 袁雨露, 左翔宇, 倪小東
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)