一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置的制造方法

文档序号:10745194阅读:181来源:国知局
一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置,它包括水头抬升装置、导流水管、容器桶、底座、皮软管、玻璃管。所述水头抬升装置与容器桶相连,所述容器桶底部为半球状,与底座嵌接,容器桶侧壁有测压管,与容器桶内部相通,所述玻璃管通过橡皮软管与测压管相连。本实用新型结构合理,容器桶的倾角可改变,通过改变水头高度改变水力梯度,以模拟不同颗粒级配、孔隙比的土体在不同角度的渗流力作用下的管涌现象发生的全过程。
【专利说明】
一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置,属于土木工程试验模拟设备领域。
【背景技术】
[0002]在对于管涌现象的研究中,研究细颗粒的不同运动方向对管涌的发生发展造成的影响是一项重要内容,在实际工程中如堤基,下部土层中流砂的运动方向是复杂多变的,并不是沿着单一方向运动,有些流砂是水平运动的,有些流砂是竖直运动的,有些流砂是倾斜运动的,因此,研究土体内细颗粒在不同运动方向下发生管涌破坏的区别与联系,能够更加符合实际工程情况,对于更好地研究土体渗透变形特性具有重要的实际意义。
【实用新型内容】
[0003]实用新型的目的:本实用新型的目的在于提供一种用于模拟不同角度渗流力作用下,不同颗粒级配、孔隙比的土体发生管涌现象的装置。
[0004]技术方案:一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置,包括:水箱、第一导流水管、容器桶、底座、伸缩杆以及若干根玻璃管,其中,所述容器桶的一侧设置水箱,水箱上部设有一水头抬升装置;容器桶另一侧设置若干玻璃管,所述若干根玻璃管相互平行且下端齐平;容器桶具有半球形底部,半球形底部嵌设于所述底座上,容器桶的一侧与底座之间通过伸缩杆相连,所述容器桶的底部通过第一导流水管与水箱相连,容器桶的一侧侧壁上等距离间隔布置有若干测压管,每个测压管分别通过橡皮软管与一根所述玻璃管相连。
[0005]所述的水头抬升装置包括:拉绳以及两个固定滑轮,拉绳的一端连接在水箱的顶部,另一端绕设在两个定滑轮上。
[0006]所述容器桶的上部设有矩形的挡水平台,在挡水平台的一角设有第二导流水管。
[0007]所述半球形底部中设有与容器桶上部相通的通孔。
[0008]所述容器桶的上部侧壁有第一固定铰支座,底座上设有第二固定铰支座,所述伸缩杆的两端分别与第一铰支座、第二铰支座相互铰接。
[0009]所述容器桶的内部偏下部设有可隔砂透水的第一挡板。
[0010]所述容器桶侧壁标有刻度。
[0011]所述测压管与容器桶之间设有可隔砂透水的第二挡板。
[0012]所述水箱的箱体上部设有排水管。
[0013]所述容器桶由防水材料制作。
[0014]本实用新型的有益效果是:
[0015]本实用新型通过抬升水箱、调节水龙头从而控制水箱内水位高度来模拟不同大小的渗流力作用,旋转容器桶、调节伸缩杆的长度来控制渗流力的方向,向容器桶中填充经过计算、调配的砂石来模拟不同的土质,测量外接与挡水平台的导流水管导出的砂石和水来得知某一渗流力作用下土体的渗流量、涌沙量。
[0016]土体发生管涌现象的过程可以通过肉眼在外部观察,该实用新型专利提供了一种研究不同方向、大小的渗流力作用下土体管涌现象的直观、便捷的方法。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的不意图;
[0018]图2为本实用新型的容器桶的俯视图;
[0019]其中,I为水箱;2为第一导流水管;3为容器桶;4为底座;5为伸缩杆;6为半球形底部;7为测压管;8为第二导流水管;9为挡水平台;10为第一挡板;11为玻璃管;12为橡皮软管;13为第一固定铰支座;14为第二固定铰支座;15为第二挡板;16为排水管。
【具体实施方式】
[0020]下面将结合附图对本发明技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于实施例。
[0021]如图1和图2所示,本实施例的斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置包括水箱1、第一导流水管2、容器桶3、底座4、伸缩杆5、橡皮软管12、玻璃管11,水箱I通过第一导流水管2)连接容器桶3,容器桶3嵌入底座4,同时通过一根伸缩杆5铰接,容器桶3的测压管7通过橡皮软管12与玻璃管11相连,容器桶上部有挡水平台9,平台的一角有一根第二导流水管8用于导水导沙。
[0022]水箱上外搭一根输水水管,调节水龙头从而控制输水水管的水流量,水箱的上部有一根排水管16,当水箱I中水位过高时水将通过排水管16得以疏导。
[0023]容器桶3上设有第一铰支座13,底座4上设有第二固定铰支座14,伸缩杆5的两端分别与第一铰支座13、第二铰支座14铰接。容器桶3下部为半球形底部6,嵌与底座4中,可自由旋转,可将容器桶3调节至某一所需倾角,调节伸缩杆5使其支撑容器桶3而不倾倒。
[0024]容器桶3内部偏下位置设有第一挡板10,可将上部承接的砂石与下部空间隔离,可透水,下部空间与半球形底部的通孔相通,当不断有水从通孔流出时,第一挡板10下部将是一个充满水的空间。
[0025]容器桶3的侧壁自半球形底部6的通孔末端同一平面处至容器桶上部挡水平台9处附有刻度,便于试验是记录管涌发生的具体位置。
[0026]容器桶的侧壁外接有八个测压管,其中七个位于容器桶内所述第一挡板10的上方,一个位于容器桶3内所述第一挡板10的下方,测压管7与容器桶3的内部相通,测压管7与容器桶相连的部分设有第二挡板,可隔砂透水,防止容器桶内部的砂石进入测压管而使之堵塞。
[0027]进一步的,每一个测压管7均通过一根橡皮软管12与一个玻璃管11相连,当容器桶3内充满水时,水将通过测压管7,经过橡皮软管12进入玻璃管11中,通过读取玻璃管11中水柱的高度可得到测压管7位置的水头。
[0028]容器桶3上部有一挡水平台9,较容器桶圆柱形开口略高,可以承接试验时从容器桶3中涌出的砂石和水,在挡水平台9的一角外接有第二导流水管8以导出挡水平台上砂石与水。
[0029]本实用新型装置的使用方法及工作原理描述如下:
[0030]步骤一、根据土体的孔隙比、级配进行配料,将混合好的粗细骨料分三次装入容器桶3中,将第一挡板10上部空间充分填满,每完成一次装样后振捣试样使之密实,放置橡皮圈并涂抹704防水胶,避免由于侧壁的孔隙较大而迅速形成渗流通道导致试样破坏。
[0031]步骤二、将容器桶3侧壁的八个测压管分别用橡皮软管12与玻璃管11相连,玻璃管11互相平行,下端齐平,固定在某一不动处,玻璃管11上标有刻度,便于记录水柱高度。
[0032]步骤三、打开水龙头,向水箱I中注水,同时拉升水箱I,控制水箱I中的水位略高于容器桶3中试样的高度,容器桶3中水位慢慢上升,顶部有水涌出,通过挡水平台9 一角的第二导流水管8流出。
[0033]步骤四、旋转容器桶3直至其与水平面呈所需的角度,同时调节伸缩杆5使容器桶3得以固定。
[0034]步骤五、当装置整体处于稳定状态后,即水箱I中的水位保持稳定,第二导流水管8中有少量水不断流出,静置24小时,使试样中的空气充分排出,达到饱和状态。
[0035]步骤六、抬升水箱1,调节水龙头使水箱I中的水位保持稳定,测量水箱中水的水位高度,当水位不断抬升,容器桶3中试样所承受的渗流力不断变大,从容器桶3中涌出的水、砂是增多,可以测量导流水管8中的砂石、水的流出量得知具体的数值,同时,与容器桶3侧壁测压管7相连的玻璃管11中的水位也不断抬升,对照刻度得到测压管7处具体的水头值。
[0036]步骤七、改变总水头高度,即水箱中水位高度,直至试样发生管涌破坏,试验结束。
[0037]本装置再使用时应尽量注意防漏水,各材料应优先选取防水效果较好的材质。
[0038]本装置可以改变容器桶的倾角、水箱的高度从而模拟土体在受到斜向渗流力作用下从饱和,到产生渗流通道,再到发生管涌,直至破坏的全过程,为研究在斜向渗流力作用下管涌现象的发生提供了一种新的研究方法。
[0039]如上,尽管参照特定的优选实施例已近表示和表明了本发明,但其不得解释为对本发明本身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下,可对其在形式上和细节上作出各种变化。
【主权项】
1.一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置,其特征在于,包括:水箱、第一导流水管、容器桶、底座、伸缩杆以及若干根玻璃管,其中,所述容器桶的一侧设置水箱,水箱上部设有一水头抬升装置;容器桶另一侧设置若干玻璃管,所述若干根玻璃管相互平行且下端齐平;容器桶具有半球形底部,半球形底部嵌设于所述底座上,容器桶的一侧与底座之间通过伸缩杆相连,所述容器桶的底部通过第一导流水管与水箱相连,容器桶的一侧侧壁上等距离间隔布置有若干测压管,每个测压管分别通过橡皮软管与一根所述玻璃管相连。2.根据权利要求1所述的一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置,其特征在于,所述的水头抬升装置包括:拉绳以及两个固定滑轮,拉绳的一端连接在水箱的顶部,另一端绕设在两个定滑轮上。3.根据权利要求1所述的一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置,其特征在于,容器桶的上部设有矩形的挡水平台,在挡水平台的一角设有第二导流水管。4.根据权利要求1所述的一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置,其特征在于,所述半球形底部中设有与容器桶上部相通的通孔。5.根据权利要求1所述的一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置,其特征在于,所述容器桶的上部侧壁设有第一固定铰支座,底座上设有第二固定铰支座,所述伸缩杆的两端分别与第一铰支座、第二铰支座相互铰接。6.根据权利要求1所述的一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置,其特征在于,所述容器桶的内部偏下部设有可隔砂透水的第一挡板。7.根据权利要求1所述的一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置,其特征在于,所述容器桶侧壁标有刻度。8.根据权利要求1所述的一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置,其特征在于,所述测压管与容器桶之间设有可隔砂透水的第二挡板。9.根据权利要求1所述的一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置,其特征在于,所述水箱的箱体上部设有排水管。10.根据权利要求1所述的一种斜向渗流力作用下管涌现象模拟装置,其特征在于,所述容器桶由防水材料制作。
【文档编号】G01N13/04GK205426725SQ201620196464
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月15日
【发明人】张协力, 袁佳怡, 陈晓东, 周维理, 梁莉莉, 许红星, 陈亮
【申请人】河海大学
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1