一種模擬堤基工程土體防滲的試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種模擬堤基工程土體防滲的試驗(yàn)裝置，它包括設(shè)有土樣的裝樣槽、水頭控制裝置、電子流量計(jì)、液位傳感器、變形測(cè)量?jī)x、示蹤器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述裝樣槽內(nèi)設(shè)有垂直和水平兩道擋板插槽，通過(guò)改變垂直插槽中實(shí)體擋板的嵌入深度和水平插槽中實(shí)體擋板的規(guī)格來(lái)模擬實(shí)際堤基工程土體防滲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；通過(guò)水頭控制裝置改變水位高度來(lái)模擬堤基工程土體在不同水位下的滲流以及滲透破壞；通過(guò)改變?cè)囼?yàn)土樣來(lái)研究管涌以及流砂現(xiàn)象；根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、示蹤器獲取的數(shù)據(jù)，分析得到相應(yīng)的滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、變形場(chǎng)和滲流路徑。本實(shí)用新型能夠?yàn)閷?shí)際堤基工程土體防滲設(shè)計(jì)與施工提供有價(jià)值的決策參考。
【專利說(shuō)明】一種模擬堤基工程土體防滲的試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于水利工程【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種模擬堤基工程土體防滲的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]堤防是江河湖海的重要水利工程，是防洪體系的重要組成部分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有的江河湖泊堤防26.5萬(wàn)km，但這些工程在建時(shí)由于受到經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)境條件的制約以及長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，不同程度地存在著安全隱患，尤其是堤基土體的滲流，嚴(yán)重地威脅著堤防工程的安全。因此，對(duì)堤基土體進(jìn)行有效的除險(xiǎn)加固顯得尤為重要?，F(xiàn)有公知的模型試驗(yàn)裝置大多只是模擬堤基土體的滲流過(guò)程，并沒(méi)有對(duì)堤基土體的防滲進(jìn)行深入的研究，也沒(méi)有對(duì)細(xì)顆粒的流動(dòng)路徑進(jìn)行準(zhǔn)確的表征，更沒(méi)有模擬兩側(cè)不同水位作用下的堤基土體滲流，因此得到的試驗(yàn)結(jié)果無(wú)法準(zhǔn)確地表征實(shí)際工程，得到的結(jié)論應(yīng)用于實(shí)際工程具有明顯的局限性，難以滿足堤基工程堤基土體防滲的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種堤基工程土體防滲的試驗(yàn)裝置，本實(shí)用新型能夠模擬實(shí)際堤基工程土體垂直或水平防滲結(jié)構(gòu)，根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、示蹤器獲取的數(shù)據(jù)，分析得到相應(yīng)的滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、變形場(chǎng)和滲流路徑。本實(shí)用新型能夠?yàn)閷?shí)際堤基工程土體防滲設(shè)計(jì)與施工提供有價(jià)值的決策參考。
[0004]根據(jù)本實(shí)用新型提出的一種模擬堤基工程土體防滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于它包括設(shè)有土樣(24)的裝樣槽(15)、水頭控制裝置(23)、電子流量計(jì)(12)、液位傳感器(11 )、變形測(cè)量?jī)x(19)、示蹤器(17)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(13)，其中:所述水頭控制裝置(23)通過(guò)塑料軟管(7 )與裝樣槽進(jìn)水口( 6 )連接，該裝樣槽(15 )內(nèi)設(shè)有兩道實(shí)體擋板插槽，分別垂直和平行于裝樣槽(15)，在該實(shí)體擋板插槽上設(shè)有可拆卸并可移動(dòng)的實(shí)體擋板；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(13)分別與電子流量計(jì)(12)、液位傳感器(11)和變形測(cè)量?jī)x(19)連接，其中:電子流量計(jì)(12)設(shè)置在裝樣槽(15)右側(cè)出水口( 14)處，設(shè)有多個(gè)液位傳感器(11)并沿高度方向均勻設(shè)置在裝樣槽(15)內(nèi)側(cè)，變形測(cè)量?jī)x(19)設(shè)置在裝樣槽(15)右側(cè)的土樣(24)上部；示蹤器(17)包括可上下調(diào)整的設(shè)有閥門(mén)(16)的玻璃導(dǎo)管，該玻璃導(dǎo)管垂直于裝樣槽(15)底部設(shè)置，示蹤器(17)嵌入裝樣槽(15)左側(cè)的土樣(24)中并與裝樣槽(15)固定連接。
[0005]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著優(yōu)點(diǎn)在于:
[0006]第一，本實(shí)用新型既可通過(guò)改變裝樣槽內(nèi)垂直插槽中實(shí)體擋板的嵌入深度，模擬實(shí)際堤基工程土體垂直防滲結(jié)構(gòu)的嵌入深度對(duì)堤基工程土體產(chǎn)生的滲流以及滲透破壞現(xiàn)象；又可通過(guò)改變水平插槽中實(shí)體擋板的規(guī)格，模擬實(shí)際堤基工程土體中水平防滲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度對(duì)堤基工程土體產(chǎn)生的滲流以及滲透破壞現(xiàn)象；也可通過(guò)改變裝樣槽左側(cè)的水頭控制裝置，模擬堤基工程土體在不同水位下的滲流以及滲透破壞現(xiàn)象；還可通過(guò)改變裝樣槽內(nèi)的土樣，對(duì)堤基工程土體的管涌以及流土現(xiàn)象進(jìn)行研究。[0007]第二，本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集裝置收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到相應(yīng)的滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、變形場(chǎng)和滲流路徑等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)果，為實(shí)際堤基工程土體的防滲設(shè)計(jì)與施工提供有效的指導(dǎo)。
[0008]第三，本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別與電子流量計(jì)、液位傳感器和變形測(cè)量?jī)x連接，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)各測(cè)量?jī)x獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，既保證了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，又節(jié)約了大量的人力成本。
[0009]第四，本實(shí)用新型不僅為堤基工程土體的防滲設(shè)計(jì)與施工提供指導(dǎo)，而且為巖土工程與水利工程學(xué)科提供了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型提出的一種模擬堤基工程土體防滲的試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本實(shí)用新型的裝樣槽在裝樣后模擬垂直防滲的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是本實(shí)用新型的裝樣槽在裝樣后模擬水平防滲的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]結(jié)合圖1，一種模擬堤基工程土體防滲的試驗(yàn)裝置，它包括設(shè)有土樣(24)的裝樣槽(15)、水頭控制裝置(23)、電子流量計(jì)(12)、液位傳感器(11)、變形測(cè)量?jī)x(19)、示蹤器(17)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(13)，其中:所述水頭控制裝置(23)通過(guò)塑料軟管(7)與裝樣槽進(jìn)水口(6)連接，該裝樣槽(15)內(nèi)設(shè)有兩道實(shí)體擋板插槽，分別垂直和平行于裝樣槽(15)，在該實(shí)體擋板插槽上設(shè)有可拆卸并可移動(dòng)的實(shí)體擋板；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(13)分別與電子流量計(jì)(12)、液位傳感器(11)和變形測(cè)量?jī)x(19)連接，其中:電子流量計(jì)(12)設(shè)置在裝樣槽
[15]右側(cè)出水口(14)處，設(shè)有多個(gè)液位傳感器(11)并沿高度方向均勻設(shè)置在裝樣槽(15)內(nèi)側(cè)，變形測(cè)量?jī)x(19)設(shè)置在裝樣槽(15)右側(cè)的土樣(24)上部；示蹤器(17)包括可上下調(diào)整的設(shè)有閥門(mén)(16)的玻璃導(dǎo)管，該玻璃導(dǎo)管垂直于裝樣槽(15)底部設(shè)置，示蹤器(17)嵌入裝樣槽(15)左側(cè)的土樣(24)中并與裝樣槽(15)固定連接。
[0015]本實(shí)用新型進(jìn)一步的優(yōu)選方案是:
[0016]本實(shí)用新型所述的水頭控制裝置(23)由帶有刻度線的支架(I)、滑輪(4)、水槽
(21)和繩子(3)組成，該水槽(21)上設(shè)有水槽進(jìn)水口(5)、水槽出水口(22)、水槽溢水口
(2)，水槽進(jìn)水口(5)與外部水源連接，水槽出水口(22)通過(guò)塑料軟管(7)與裝樣槽進(jìn)水口(6 )連接，水槽溢水口( 2 )與試驗(yàn)用水回收池連接。
[0017]本實(shí)用新型所述的實(shí)體擋板包括垂直實(shí)體擋板(18)和水平實(shí)體擋板(20)，其中:垂直實(shí)體擋板(18 )可上下移動(dòng)地插接在所述裝樣槽(15 )底部的垂直插槽(9 )上，水平實(shí)體擋板(20 )可左右移動(dòng)地插接在所述裝樣槽(15)底部的水平插槽(8 )上。
[0018]本實(shí)用新型所述的玻璃導(dǎo)管的數(shù)量為3?5根。
[0019]現(xiàn)以模擬堤基工程土體垂直防滲或水平防滲的試驗(yàn)系統(tǒng)為例，進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。
[0020]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種模擬堤基工程土體垂直防滲的試驗(yàn)裝置，該裝置主要包括:設(shè)有土樣(24)、裝樣槽進(jìn)水口(6)和裝樣槽出水口(14)的裝樣槽(15)、連接裝樣槽進(jìn)水口(6)的水頭控制裝置(23)、連接裝樣槽出水口(14)的電子流量計(jì)
(12)、位于裝樣槽(15)外側(cè)面沿高度方向均勻設(shè)置的若干液位傳感器(11)、位于裝樣槽(15)內(nèi)河堤模型(10)右側(cè)的土樣(24)上部的變形測(cè)量?jī)x(19)、位于裝樣槽(15)內(nèi)河堤模型(10)左側(cè)的示蹤器(17)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(13)。
[0021]所述的水頭控制裝置(23)包括帶有刻度線的支架(I)、滑輪(4)、水槽(21)和繩子
(3)，所述水槽(21)上設(shè)有水槽進(jìn)水口(5)、水槽出水口(22)、水槽溢水口(2)，水槽進(jìn)水口
(5)與外部水源連接，水槽出水口(22)通過(guò)塑料軟管(7)與裝樣槽進(jìn)水口(6)連接，水槽溢水口(2)確保一定的水位，通過(guò)繩子(3)拉伸長(zhǎng)度的改變，模擬堤基工程土體在不同水位下的滲流以及滲透破壞情況。
[0022]所述的裝樣槽內(nèi)設(shè)有兩道實(shí)體擋板插槽，分別為水平插槽(8)和垂直插槽(9)，通過(guò)改變垂直插槽中實(shí)體擋板的嵌入深度來(lái)模擬實(shí)際堤基工程土體垂直防滲結(jié)構(gòu)的嵌入深度；或者通過(guò)改變水平插槽中實(shí)體擋板的規(guī)格來(lái)模擬實(shí)際堤基工程土體水平防滲結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)長(zhǎng)度。
[0023]所述示蹤器(17)包括設(shè)有閥門(mén)(16)的玻璃導(dǎo)管，該玻璃導(dǎo)管垂直于裝樣槽(15)底部設(shè)置且可上下移動(dòng)，試驗(yàn)時(shí)采用3根設(shè)有閥門(mén)(16)的玻璃導(dǎo)管，也可根據(jù)需要采用4根或者5根設(shè)有閥門(mén)(16)玻璃導(dǎo)管，并使設(shè)有閥門(mén)(16)的玻璃導(dǎo)管處于同一水平面，在示蹤器(17)中裝入三種不同顏色的熒光示蹤劑，以便得到實(shí)際土樣(24)中的滲流路徑。
[0024]所述的液位傳感器(11)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土樣(24)中的水頭高度，電子流量計(jì)(12)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流量，變形測(cè)量?jī)x(19)等距離設(shè)置在河堤模型右側(cè)土樣上部，能夠?qū)崟r(shí)讀取土樣(24)的變形量，三者都與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(13)連接，既可確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，又可節(jié)省大量的人力成本。
[0025]模擬堤基工程土體垂直防滲或水平防滲的試驗(yàn)裝置的工作原理是:
[0026]如圖1、圖2所示，在垂直插槽(9 )中將垂直實(shí)體擋板(18 )嵌入一定深度，在裝樣槽
(15)中裝入土樣(24)，分層裝入并進(jìn)行壓實(shí)，排去土樣(24)孔隙中的氣體，對(duì)土樣(24)進(jìn)行飽和處理，變形測(cè)量?jī)x(19)等距離設(shè)置在河堤模型(10)右側(cè)土樣(24)上部并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(13)連接，將示蹤器(17)嵌入河堤模型(10)左側(cè)土樣(24)中，確保3根設(shè)有閥門(mén)
(16)的玻璃導(dǎo)管處于同一平面上，在設(shè)有閥門(mén)(16)的玻璃導(dǎo)管中加入三種不同顏色的熒光示蹤劑；將水源接入水頭控制裝置(23)中的水槽進(jìn)水口(5)，根據(jù)所要模擬的水頭高度，改變繩子(3)的拉伸長(zhǎng)度，在水頭差的作用下，裝樣槽(15)內(nèi)土樣(24)形成滲流場(chǎng)，模擬堤基工程土體中垂直防滲結(jié)構(gòu)的嵌入深度對(duì)堤基工程土體產(chǎn)生的滲流以及滲透破壞現(xiàn)象。
[0027]液位傳感器(11)、電子流量計(jì)(12)和變形測(cè)量?jī)x(19)實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)，注意觀察河堤模型(10)右側(cè)的土樣(24)表面的現(xiàn)象以及土樣(24)中的滲流路徑并作記錄，待液位傳感器(11 )、電子流量計(jì)(12)和變形測(cè)量?jī)x(19)分別測(cè)得的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，改變繩子(3)的拉伸長(zhǎng)度，增大水頭高度，直至土樣(24)發(fā)生滲透破壞，得到該嵌入深度相應(yīng)的滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和變形場(chǎng)；通過(guò)改變垂直實(shí)體擋板(18)的嵌入深度，模擬不同堤基工程土體中垂直防滲結(jié)構(gòu)的嵌入深度，繼續(xù)進(jìn)行以上試驗(yàn)過(guò)程，得到不同嵌入深度下的滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和變形場(chǎng)。
[0028]如圖1、圖3所示，本實(shí)用新型提出的模擬堤基工程土體水平防滲的試驗(yàn)裝置的工作原理與上述模擬堤基工程土體垂直防滲的試驗(yàn)裝置的工作原理類同，只要將垂直實(shí)體擋板(18)換成水平實(shí)體擋板(20)，即可模擬實(shí)際堤基工程土體中的水平防滲結(jié)構(gòu)，既可通過(guò)改變水平插槽(8)中水平實(shí)體擋板(20)的規(guī)格，模擬實(shí)際堤基工程土體中水平防滲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度對(duì)堤基工程土體產(chǎn)生的滲流以及滲透的破壞現(xiàn)象，又可通過(guò)改變裝樣槽(15)內(nèi)的土樣(24)，對(duì)堤基工程土體的管涌以及流砂現(xiàn)象進(jìn)行試驗(yàn)，為實(shí)際堤基工程土體防滲設(shè)計(jì)與施工提供有價(jià)值的決策參考。
[0029]本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】中凡未涉到的說(shuō)明屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)，可參考公知技術(shù)加以實(shí)施。
[0030]本實(shí)用新型經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，取得了滿意的應(yīng)用效果。
[0031]以上實(shí)施例僅為本實(shí)用新型公開(kāi)的一種實(shí)施方式而不限于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍，凡對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案基礎(chǔ)上做出的任何等同變化或等效的改動(dòng)，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬堤基工程土體防滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于它包括設(shè)有土樣(24)的裝樣槽(15)、水頭控制裝置(23)、電子流量計(jì)(12)、液位傳感器(11)、變形測(cè)量?jī)x(19)、示蹤器(17)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(13)，其中:所述水頭控制裝置(23)通過(guò)塑料軟管(7)與裝樣槽進(jìn)水口(6)連接，該裝樣槽(15)內(nèi)設(shè)有兩道實(shí)體擋板插槽，分別垂直和平行于裝樣槽(15)，在該實(shí)體擋板插槽上設(shè)有可拆卸并可移動(dòng)的實(shí)體擋板；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(13)分別與電子流量計(jì)(12)、液位傳感器(11)和變形測(cè)量?jī)x(19)連接，其中:電子流量計(jì)(12)設(shè)置在裝樣槽(15)右側(cè)出水口( 14)處，設(shè)有多個(gè)液位傳感器(11)并沿高度方向均勻設(shè)置在裝樣槽(15)內(nèi)側(cè)，變形測(cè)量?jī)x(19)設(shè)置在裝樣槽(15)右側(cè)的土樣(24)上部；示蹤器(17)包括可上下調(diào)整的設(shè)有閥門(mén)(16)的玻璃導(dǎo)管，該玻璃導(dǎo)管垂直于裝樣槽(15)底部設(shè)置，示蹤器(17)嵌入裝樣槽(15)左側(cè)的土樣(24)中并與裝樣槽(15)固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬堤基工程土體防滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的水頭控制裝置(23)由帶有刻度線的支架(I)、滑輪(4)、水槽(21)和繩子(3)組成，該水槽(21)上設(shè)有水槽進(jìn)水口(5)、水槽出水口(22)、水槽溢水口(2)，水槽進(jìn)水口(5)與外部水源連接，水槽出水口(22)通過(guò)塑料軟管(7)與裝樣槽進(jìn)水口(6)連接，水槽溢水口(2)與試驗(yàn)用水回收池連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種模擬堤基工程土體防滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的實(shí)體擋板包括垂直實(shí)體擋板(18)和水平實(shí)體擋板(20)，其中:垂直實(shí)體擋板(18)可上下移動(dòng)地插接在所述裝樣槽(15)底部的垂直插槽(9 )上，水平實(shí)體擋板(20 )可左右移動(dòng)地插接在所述裝樣槽(15)底部的水平插槽(8)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種模擬堤基工程土體防滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的玻璃導(dǎo)管的數(shù)量為3?5根。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種模擬堤基工程土體防滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的玻璃導(dǎo)管的數(shù)量為3?5根。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK203824878SQ201420222157
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】周曉智, 孫杰, 袁磊, 葛路, 凌煒 申請(qǐng)人:河海大學(xué)