一种岩土体冲蚀及管涌模拟试验观测系统的制作方法

本发明涉及岩土冲蚀技术领域，尤其涉及一种岩土体冲蚀及管涌模拟试验观测系统。

背景技术：

土体是一种孔隙介质材料，自然界的土体由土颗粒、孔隙水、孔隙气组成。在压力等外界因素作用下，孔隙水会在土体孔隙中流动，即为渗流。渗透性是土体重要的水力学特性之一，土体渗透性的测试在实际工程层中有着重要意义。对于砂性土来说，工程中的渗透常常以冲蚀的形式表现，即由于渗流力的作用，土体中颗粒被水流携带走。实验室常用常水头及变水头渗透试验对土体渗透性进行测试，相关方法并已写入国家规范(GB50021)。而用于研究土体冲蚀特性的室内试验设备仍缺失。现有土体渗透试验设备主要进行土体渗透性研究，即不涉及到土体质量流失，不适用于土体冲蚀性能的研究。冲蚀试验中，土体冲蚀过程的记录尤为重要，图像测量方法可提供连续的图像观测记录，适用于冲蚀试验过程观测。

因此，针对现有技术存在的这些问题，研发一种适用于土体冲蚀性能的研究，并且适用于冲蚀试验过程观测的用于评估桥梁、堤坝等水工结构物地基土体的冲蚀破坏程度、破坏范围、破坏发展速率、及发生管涌的可能性，进而为此类工程问题的解决提供参考依据的岩土体冲蚀及管涌模拟试验观测系统，具有重要的意义。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适用于土体冲蚀性能的研究，并且适用于冲蚀试验过程观测的用于评估桥梁、堤坝等水工结构物地基土体的冲蚀破坏程度、破坏范围、破坏发展速率、及发生管涌的可能性，进而为此类工程问题的解决提供参考依据的岩土体冲蚀及管涌模拟试验观测系统。

本发明的技术方案为：

一种岩土体冲蚀及管涌模拟试验观测系统，其特征在于：包括CCD相机、上位机、稳压光源、机架、进水管、水箱、水泵、控制单元、进水管路、出水管路、冲蚀管、土样室、土样升降系统，所述进水管输水进所述水箱，所述进水管路、冲蚀管、出水管路依次连接，所述出水管路排出水进入所述水箱，所述水箱内设有过滤网，出水管路排出水经过滤网过滤后经所述水泵进入进水管路循环利用，所述土样室位于所述冲蚀管内，所述土样升降系统通过推杆将土样送入所述土样室，所述CCD相机正对所述土样室，用以对冲蚀试验全过程进行观测，且所述CCD相机与所述上位机连接，所述稳压光源放置于所述土样室周围。

进一步的，所述进水管路上设有流量控制阀。

进一步的，所述出水管路上设有流量计和温度探头。

进一步的，所述进水管上设有进水阀。

进一步的，所述进水阀、流量控制阀、流量计、温度探头被控端均与所述控制单元连接。

进一步的，所述控制单元表面设有控制面板，所述控制面板为触控屏。

进一步的，所述机架四周设有行走轮。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明能通过CCD相机提供连续的图像观测记录，并通过上位机观测到冲蚀试验过程，对土体冲蚀过程进行记录。

(2)本发明能通过系统内部各传感器测定或经计算得到流出土样的水流流速、流量、温度、动水压力，以及土样的应力损失等数据，经计算程序即可算出土样的冲蚀深度并对土样冲蚀程度及管涌可能性进行评估，对土体冲蚀特性进行定性及定量描述，可用于研究水工建筑物的地基岩土体抗冲蚀及管涌特性，其结果可用于评估桥梁、堤坝等水工结构物地基土体的冲蚀破坏程度、破坏范围、破坏发展速率、及发生管涌的可能性，进而为此类工程问题的解决提供参考依据。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的左视图。

其中：

1、机架 2、进水管 3、水箱

4、水泵 5、控制单元 6、进水管路

7、出水管路 8、冲蚀管 9、土样室

10、土样升降系统 11、推杆 12、流量控制阀

13、流量计 14、温度探头 15、进水阀

16、控制面板 17、行走轮 18、CCD相机

19、稳压光源 20、上位机

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

根据图1、2所示，一种岩土体冲蚀及管涌模拟试验观测系统，包括CCD相机18、上位机20、稳压光源19、机架1、进水管2、水箱3、水泵4、控制单元5、进水管路6、出水管路7、冲蚀管8、土样室9、土样升降系统10，所述进水管2输水进所述水箱3，所述进水管路6、冲蚀管8、出水管路7依次连接，所述出水管路7排出水进入所述水箱3，所述水箱3内设有过滤网，出水管路7排出水经过滤网过滤后经所述水泵4进入进水管路6循环利用，所述土样室9位于所述冲蚀管8内，所述土样升降系统10通过推杆11将土样送入所述土样室9，所述CCD相机18正对所述土样室9，用以对冲蚀试验全过程进行观测，且所述CCD相机18与所述上位机20连接，所述稳压光源19放置于所述土样室9周围。

需要指出的是，所述进水管路6上设有流量控制阀12。

需要指出的是，所述出水管路7上设有流量计13和温度探头14。

需要指出的是，所述进水管2上设有进水阀15。

需要指出的是，所述进水阀15、流量控制阀12、流量计13、温度探头14被控端均与所述控制单元5连接。

需要指出的是，所述控制单元5表面设有控制面板16，所述控制面板16为触控屏。

需要指出的是，所述机架1四周设有行走轮17。

本发明工作时，水泵将水箱内的水泵入进水管路，进水管路、冲蚀管、出水管路依次连接，土样升降系统通过推杆将土样送入土样室，进水管路里的水进入冲蚀管，冲蚀土样室内土样，土样和水的混合物进入出水管路，经出水管路进入水箱，水箱内有过滤网，过滤后的水再次经水泵循环使用，此外，还可通过进水管向水箱内注入新的水，作为水源使用，CCD相机可提供连续的图像观测记录，并通过上位机观测到冲蚀试验过程，对土体冲蚀过程进行记录。

本发明能通过系统内部各传感器测定或经计算得到流出土样的水流流速、流量、温度、动水压力，以及土样的应力损失等数据，经计算程序即可算出土样的冲蚀深度并对土样冲蚀程度及管涌可能性进行评估，对土体冲蚀特性进行定性及定量描述，可用于研究水工建筑物的地基岩土体抗冲蚀及管涌特性，其结果可用于评估桥梁、堤坝等水工结构物地基土体的冲蚀破坏程度、破坏范围、破坏发展速率、及发生管涌的可能性，进而为此类工程问题的解决提供参考依据。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。