一种渗透破坏水工模型的制作方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种水工模型，特别涉及一种模拟土石结合部渗透破坏的水工模型， 属于水利领域，其IPC分类号为E02B 1/02。
【背景技术】：
[0002] 穿堤建筑物与堤防土石结合部是堤防的薄弱环节，素有"一涵闸一险工"之说，特 别是由于回填土不密实、不均匀沉降、地基不良等原因常会引起土石结合部产生裂缝或其 他缺陷而发生渗透破坏，较危险的渗透破坏类型是建筑物与土堤接触面上的接触冲刷破 坏，例如沿基土或侧向、顶部填土与建筑物接触面，在高水位、长时间浸泡作用下，先是接触 部位颗粒从渗流出口被带出，进而形成渗流通道，引起堤防溃决。因此，开展堤防涵闸土石 结合部接触冲刷渗透破坏相关问题研宄具有重要的现实意义和实际工程应用价值。
[0003] 但目前常规的渗透试验仅可测定土的渗透系数，而对于接触冲刷这一渗透破坏类 型的试验，目前没有相关的试验装置器，如采用常规的渗透装置，将会产生如下问题：
[0004] (1)如模拟水闸底板或侧墙等混凝土结构与土基的接触冲刷时，需制混凝土板，且 水闸各构件多为长方体结构，但常规渗透仪器为圆形，模具制作较为不便且无法模拟工程 实际；
[0005] (2)接触冲刷试验中，接触面的渗流特性除了与相互接触的两种介质的渗流特性 有关外，还与其接触面的接触状态、外部的水力条件等有关。因此研宄接触面渗流特性，主 要解决接触面渗流介质与水力条件的模拟和接触面物理力学状态的模拟两个关键问题。而 对于黄河堤防涵闸土石结合部之间接触冲刷现场试验实施较为困难，常规渗透仪器尺寸较 小，尺寸效应较为明显，不能贴近模拟真实的受力状态；
[0006] (3)常规渗透仪器仅可进行渗透破坏试验，无法进行不同介质之间的接触冲刷试 验。
【发明内容】
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[0007] 本发明的目的在于克服现有试验设备在进行弹性模量差别较大的两种介质特别 是土体与刚性建筑物接触冲刷试验时存在的不足，提供一种原理简单、易于操作，能够真实 反映土石结合部接触冲刷渗透破坏的试验装置，为工程实际需求提供测试手段。本发明的 技术方案：
[0008] 一种土石结合部接触冲刷试验装置，包括箱体、底座、上缘和顶盖，所述顶盖、上缘 和底座均为矩形钢板，所述顶盖的中部设有可活动顶盖，所述可活动顶盖四周设有多个螺 栓，将可活动顶盖固定在所述顶盖上；所述上缘和底座的四周均设有压槽，所述压槽内设有 厚12mm的硅胶密封条；所述箱体由横截面为矩形的透明有机玻璃方管制成，壁厚为8mm，所 述箱体放置在所述上缘和底座的所述压槽内，在所述箱体的一个侧面设有出水口；所述顶 盖覆盖在所述上缘上，二者之间设有密封圈；所述底座的底部设有进水口；所述底座位于 所述箱体内的部分设有矩形凹槽，所述凹槽的上部设有透水钢板，所述透水钢板的透水孔 径为01.5mm，所述透水钢板的上表面与所述底座的上表面在同一个平面上；水流通过所述 进水口进入所述凹槽内，然后通过所述透水钢板上的透水孔的均匀过渡，进入箱体内；多个 顶杆穿过所述顶盖、上缘和底座，利用紧固螺栓将所述顶盖、上缘、箱体和底座固定在一起。
[0009] 本发明的土石结合部接触冲刷试验装置，可进行不同条件下的接触冲刷试验，操 作方便且简单易行，工作效率显著提高，投资少，简单易行。箱体采用透明的有机玻璃，方便 试验过程中各种现象的观测。
【附图说明】：
[0010] 图1、本发明的接触冲刷试验装置俯视图；
[0011] 图2、本发明的接触冲刷试验装置纵剖视图。
[0012] 图中，1为顶盖，2为可活动顶盖，3为密封圈，4为紧固螺栓，5为出水口，6为压槽， 7为上缘，8为箱体，9为顶杆，10为底座，11为透水钢板，12为进水口。
【具体实施方式】：
[0013] 下面结合图1-，2,对本发明做详细说明。
[0014] 本发明的一种土石结合部接触冲刷试验装置，包括箱体8、底座10、上缘7和顶盖 1，所述顶盖1、上缘7和底座10均为厚度200mm的矩形钢板，所述顶盖1的中部设有可活 动顶盖2,所述可活动顶盖2由8mm厚的有机玻璃制成，通过设置在可活动顶盖2四周的多 个螺栓固定在所述顶盖1上；所述上缘7和底座10的四周均设有压槽6,所述压槽6内设 有厚12mm的硅胶密封条。所述箱体8由横截面为矩形的透明有机玻璃方管制成，壁厚为 8mm，所述箱体8放置在所述上缘7和底座10的所述压槽6内，在所述箱体8的一个侧面设 有出水口 5 ;所述顶盖1覆盖在所述上缘7上，二者之间设有密封圈3 ;所述底座10的底部 设有进水口 12,所述水箱通过橡胶软管与所述进水口 12连通；所述底座10位于所述箱体8 内的部分设有矩形凹槽，所述凹槽的上部设有透水钢板11，所述透水钢板11的透水孔径为 01.5mm，所述透水钢板11的上表面与所述底座10的上表面在同一个平面上；水流通过所 述进水口 12进入所述凹槽内，然后通过所述透水钢板11上的透水孔的均匀过渡，进入箱体 8内；多个顶杆9穿过所述顶盖1、上缘7和底座10,利用紧固螺栓4所述顶盖1、上缘7、箱 体8和底座10固定在一起。
[0015] 采用本发明的试验装置进行接触冲刷试验时，步骤如下：
[0016] (一）土样配制：将试验用土风干后，用木锤击碎，过筛备用，然后以最优含水率和 最大干密度为控制指标，将土样平铺在托盘内，用喷雾器喷洒预计的加水量，分层拌和均匀 后放置到密闭容器内润湿一夜，以使水分均匀分布在土料中。
[0017](二）试样制备：
[0018] (1)正常接触试样制备：
[0019] 将所述接触冲刷试验装置的可活动顶盖2打开，将接触冲刷试验装置竖向放置进 行装样；装样前，在箱体8观测面外的另外三面的内壁均匀涂抹一层膨润土防止边壁集中 渗漏；每个试样分四层装料，表面平整后振捣压实，每层都根据试样所需最大干密度击实 到预定高度，每层填料时，使颗粒分布均匀且层与层之间要进行剖毛处理，剖毛深度为1~ 2cm ;击实时，击锤要分布均匀直击到要求厚度，且试样与箱体8内壁接触的周边一定要击 实。
[0020] (2)接触面存在缺陷时试样制备：
[0021] (a)接触面存在不密实区的试样制备：
[0022] 接触面不密实区试样的制备通过密实区和不密实区（通过改变土样的压实度来 控制）土样每层的预制高度来控制。土体试样模型制作前
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