一种模拟流水作用下固体介质劣化破坏的试验仪器的制作方法

本发明涉及环境工程及土力学领域，具体涉及一种模拟流水作用下固体介质劣化破坏的试验仪器。

背景技术：

土体在实际工程中，受到来自地下水或自然降水径流的冲刷，另外在河流中岸坡中，均存在土体冲刷流失问题，土体由于饱水后，土体本身强度将大幅度降低和折减，另一方面土体微观结构破坏，颗粒崩解并脱落，宏观则变现为大量的水土流失或耕地面积减少，因而给工程安全及农业生产带来严重的威胁。目前的检测土体水稳性的试验一般较为粗糙，且均为静水中进行，并无专门针对动水情况下土体劣化破坏检测的较为简单的技术与设备。因此需要发明一种占地较小，试验可控性较强的试验装置，能使在有效反映在动水侵蚀情况下，检测土体或其他固相介质形变的过程和规律的仪器，另一方面则节约人力、物力以及财力的投入。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明提出了一种结构简单、操作灵活，能够有效、实时的反映土体在动水侵蚀作用下的破坏过程和规律，能够提高试验效率，减少试验成本，增强试验可控性的模拟流水作用下固体介质劣化破坏的试验仪器。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：包括顶部开口的试样室，试样室包括循环通路，循环通路内填充有流体，循环通路内设置有用于放置试样的试样固定架，循环通路内还设置有用于控制流体流速的螺旋桨，螺旋桨通过电机驱动，所述试样固定架上设置有用于检测试样质量变化的拉力传感器，拉力传感器连接至计算机。

所述循环通路为环形通路。

所述环形通路的圆心部位为空腔，所述电机设置在空腔内。

所述空腔内设置有底座，底座上设置有固定支架，固定支架伸出试样室并与试样固定架固定连接。

所述底座为截面呈圆形或矩形的实心配重块。

所述循环通路上设置有流速传感器，流速传感器连接至计算机。

所述流速传感器设置在靠近试样固定架的循环通路上。

所述电机为调速电机，电机的控制端连接至计算机。

所述试样室呈圆柱状，采用透明钢化玻璃或有机玻璃制成。

所述试样固定架包括固定杆和设置在固定杆底部的固定板。

与现有技术相比，本发明在试样室设置循环通路，循环通路内填充流体，利用螺旋桨搅动流体使流体以不同流速流动，对试样固定架上固定的试样进行动水冲蚀，并利用拉力传感器检测试样质量变化，通过控制电机转速达到控制流速的目的，从而模拟了流水作用下固体介质劣化破坏的试验，本发明能够应用于土体及其他固相介质材料在动水冲蚀的监测试验，有效的提高试验效率，增强试验的可控制性，并达到节约资源的目的。此外本发明原理简单易懂，操作方便安全，具有良好的使用和推广价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为试样室的结构示意图；

其中，1-电机、2-试样室、3-固定支架、4-拉力传感器、5-数据连接线、6-计算机、7-试样固定架、8-循环通路、9-底座、10-空腔、11-螺旋桨、12-流速传感器。

具体实施方式

下面结合具体的实施例和说明书附图对本发明作进一步的解释说明。

参见图1，本发明包括顶部开口的试样室2，试样室2呈圆柱状，采用透明钢化玻璃或有机玻璃制成，参见图2，试样室2包括循环通路8，循环通路8为环形通路，环形通路的圆心部位为空腔10，循环通路8内填充有流体，循环通路8内设置有用于放置试样的试样固定架7，试样固定架7包括固定杆和设置在固定杆底部的固定板。循环通路8内还设置有用于控制流体流速的螺旋桨11，螺旋桨11通过电机1驱动，电机1设置在空腔10内，空腔10内设置有底座9，底座上设置有固定支架3，固定支架3伸出试样室2并与试样固定架7固定连接，底座9为截面呈圆形或矩形的实心配重块。试样固定架7上设置有用于检测试样质量变化的拉力传感器4，拉力传感器4通过数据连接线5连接至计算机6。循环通路8上设置有流速传感器12，流速传感器12通过数据连接线5连接至计算机6，流速传感器12设置在靠近试样固定架7的循环通路8上。电机1为调速电机，电机1的控制端通过数据连接线5连接至计算机6。

本发明包括固定支架3、拉力传感器4、试样固定架7、底座9、试样室2、螺旋桨11、电机1、流速传感器12、循环通路8、计算机6。试样室2为圆柱状，采用透明钢化玻璃或有机玻璃制成，从而保证在试验过程中能观测试样的变化情况；固定支架3由钢质材料制成，具有较好的稳定性，在外力及温度变化情况下，不发生变形，底部设置实心钢质的底座9从而保持整体稳定性；底座9设置于在固定支架3底部，可制成圆形或矩形外形，整体不宜过大从而便于放置，且材质为实心钢质，在试验过程中不发生移动，保证试验过程中整体的稳定性；拉力传感器4设置于固定支架3之与试样固定架7之间，用于监测固体试样在动水冲蚀下的实时变化数据；试样固定架7位于固定支架3一侧，设置有拉力传感器4，试样固定架7伸入循环通路8的试验区域，可放置和固定各种形状的原装或重塑土试样；循环通路8为首尾相连形成的环状回路，敞口结构，循环通路8的圆心部位中空，用于放置固定支架3及其底座9；螺旋桨11设置于循环通路8一侧，在电机1通电之后可旋转，用于激发循环通路8流体流动，并可调整循环通路8中模拟流水的流速；电机1与螺旋桨11相连为螺旋桨提供动力，电机1为调速电机，控制端与计算机连接，可通过计算机控制，能够实时改变其转速从而改变循环通路8中的水流速度，以模拟不同的径流情况；流速传感器12置于靠近试样固定架7的前方，并与计算机6相连，用于测定实际流速并将数据传给计算机6；试验区为循环通路8进行冲蚀的区域，试样固定架7将试样固定在本区域，从而进行动水侵蚀；计算机用于采集拉力传感器4、流速传感器12收集的数据，并调节电机1从而控制螺旋桨11的转速。

本发明在循环通路内填充流体，利用螺旋桨搅动流体使流体以不同流速流动，对试样固定架上固定的试样进行动水冲蚀，并利用拉力传感器检测试样质量变化，通过控制电机转速达到控制流速的目的，从而模拟了流水作用下固体介质劣化破坏的试验。

本发明模拟了流水作用下固体介质劣化破坏的试验，能够在土体及其他固相介质材料在动水冲蚀监测试验过程中方便灵活的使用，可以有效的提高试验效率，增强试验的可控制性，并达到节约资源的目的。此外本发明原理简单易懂，操作方便安全，具有良好的使用和推广价值。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种模拟流水作用下固体介质劣化破坏的试验仪器，目的在于，反映土体在动水侵蚀作用下的破坏过程和规律，提高试验效率，减少试验成本，增强试验可控性，所采用的技术方案为：包括顶部开口的试样室，试样室包括循环通路，循环通路为环形通路，循环通路内填充有流体，循环通路内设置有用于放置试样的试样固定架，循环通路内还设置有用于控制流体流速的螺旋桨，螺旋桨通过电机驱动，所述试样固定架上设置有用于检测试样质量变化的拉力传感器，拉力传感器连接至计算机，所述循环通路上设置有流速传感器，流速传感器连接至计算机。

技术研发人员：赵高文;孔令伟;樊恒辉;石美
受保护的技术使用者：榆林学院
技术研发日：2017.04.28
技术公布日：2017.07.21