专利名称：黄土大试块冲刷仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种黄土性能测量仪器，尤其是涉及一种黄土大试块冲 刷仪。
背景技术：
黄土的抗冲性是指黄土抵抗由于水的冲击作用而发生分散的性能，它 是黄土抵抗径流冲刷破坏能力大小的直观反映。对黄土地层机械潜蚀速率 进行研究，必须首先研究黄土的抗冲性。目前还没有为研究黄土抗冲性而 设计的冲刷仪，现有的测定土壤抗冲性的仪器由于存在结构等方面的缺 点，完全不能满足测定黄土抗冲性的需要。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提 供一种黄土大试块冲刷仪，其结构简单，操作简便，能满足黄土大试块的 抗冲性试验要求，且实验精度高，耐久性好。
为解决上述技术问题，本实用新型釆用的技术方案是 一种黄土大试块 冲刷仪，包括环刀、支架、安装在所述支架上的冲刷槽以及向所述冲刷槽 提供冲刷用水的供水装置，所述冲刷槽的前端设置有消能池且后端开通为
泄水口，其特征在于所述消能池和冲刷槽为整体式结构，且消能池和冲 刷槽之间设置有挡板，并通过设置在挡板底部的出水口相通，所述出水口 的高度为1-3cm且宽度和冲刷槽的宽度一致；所述冲刷槽的底板上开有冲 刷孔，在所述冲刷孔的下方通过托板支架平行设置有试样托板，所述环刀 放置在试样托板上且环刀的上表面与冲刷槽的底板上表面平齐。 在冲刷槽的内部且位于挡板之前设置有过滤网板。所述消能池的底板低于所述冲刷槽的底板1 _ 2 C m 。
所述支架的上端设置有固定轴，所述冲刷槽的底部设置有套简并通过 所述套简与固定轴铰接连接；在支架的上端且位于固定轴之前左右对称设 置有带弧形滑槽的两个支承板，所述冲刷槽的底部固定有坡度调节轴，所 述坡度调节轴穿插设置在两个弧形滑槽之间，并通过调整坡度调节轴在所 述弧形滑槽上的位置，继而使用设置在坡度调节轴两端部的螺母固定位 置，以调整冲刷槽的坡度。
所述支架上安装有坡度仪，所述坡度仪由带角度指示的半圆盘和用于 读数的铅垂块构成。
所述支架的底部均匀安装有多个水平调节装置，所述水平调节装置包 括穿插设置在支架底板上的调节螺栓和设置在所述调节螺栓下端的螺栓 底座，所述螺栓底座的上端开有带螺紋的竖直盲孔，通过调整各调节螺栓 的螺杆伸入在对应竖直盲孔内的长度以保证支架的水平度。
所述环刀为侧壁封闭且底部加工有刀口的方形环刀，并由钢板焊接而成。
所述试样托板为矩形有机玻璃板。
所述冲刷槽和消能池由PVC板材制成，且所述支架由表面涂有防腐漆 层的角铁焊接而成。
所述供水装置包括马氏桶和设置在马氏桶底部的马氏桶支架，所述马 氏桶支架由表面涂有防腐漆层的角铁焊接而成，所述马氏桶的顶盖上设置 有真空计，所述马氏桶的侧壁上安装有用于观察该马氏桶内部水位的水位 观测管，所述马氏桶的侧壁下端通过出水孔安装有排水软管，并通过所述 排水软管向消能池内排水。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点
1、 结构简单且使用操作简便；
2、 精度高冲刷槽和支架之间通过固定轴、支承板和设置在支撑板 上的坡度调节轴相连接，所以冲刷槽可在0~90°内连续调节至任意坡度，使得仪器可以测定任意多个能坡条件下试样的冲刷速度，使得结果处理时 的回归点或样本数大大增加，从而很大程度上提高了仪器的精度；而且由 于增设了坡度仪，使得操作简易方便且精度高。
3、 耐久性好消能池和冲刷槽为由PVC板材制成的整体式结构，环 刀由钢板焊接而成，马氏桶支架和用于用于安装冲刷槽的支架均由表面涂 有防腐漆层的角铁焊接而成，所以本实用新型不易腐蚀损坏。
4、 使用范围广与原环刀相比，方形环刀的宽度增加，这样，可以 利用其釆集包含天然空隙的试样，又可在试样中人为加工空隙，从而可测 定具有不同空隙率(裂隙或孔洞)黄土的冲刷性。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型冲刷槽和支架的结构示意图 图1为本实用新型供水装置的结构示意图。 附图标记说明
i一支架；
4一冲刷槽；
7—坡度调节轴；
IO—固定轴；
13—水位观测管
16—排水软管；
2 —消能池；
5—坡度仪；
8—托板支架；
ll一螺栓底座；
14一真空计；
17—调节螺栓。
3—挡板；
6—支承板；
9一试样托板；
12—调节螺栓；
15—调节螺栓。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型包括用于取样的环刀、支架l、安装在 支架1上的冲刷槽4以及向冲刷槽4提供冲刷用水的供水装置，冲刷槽4 的前端设置有用于消除紊流的消能池2，冲刷槽4的后端开通为泄水口， 其中，消能池2和冲刷槽4为整体式结构，在消能池2和冲刷槽4之间设置有挡板3，挡板3的底部开有出水口，且所述出水口的高度为l-3cm且 宽度和冲刷槽4的宽度一致。冲刷槽4的底板上开有冲刷孔，在所述冲刷 孔的下方通过托板支架8设置有试样托板9,试样托板9与冲刷槽4相平 行，所述环刀放置在试样托板9上，环刀的上表面与冲刷槽4的底板上表 面平齐，以避免产生趺水。
在冲刷槽4的内部且位于挡板3之前设置有过滤网板，以隔离冲刷水 中的杂物。为增加消能池2的消能效果，使冲刷槽4中的冲刷水流更接近 层流状态，消能池2的底板低于冲刷槽4的底板l-2cm。
支架1的上端设置有固定轴10,冲刷槽1的底部两端设置有套简并通 过所述套简与固定轴IO铰接连接。在支架1的上端且位于固定轴10之前 左右对称设置有两个支承板6,支承板6上纵向开有弧形滑槽，冲刷槽1 的底部固定有坡度调节轴7,坡度调节轴7穿插设置在两个弧形滑槽之间， 并在坡度调节轴7的两端部且位于支承板6的外侧设置有固定坡度调节轴 7的螺母，通过调整坡度调节轴7在所述弧形滑槽上的位置，继而使用螺 母固定坡度调节轴7的位置，以调整冲刷槽l的坡度。
为实验方便，在支架1上安装有坡度仪5,坡度仪5由带角度指示的 半圆盘和用于读数的铅垂块构成。
为确保冲刷槽4内的水呈层流状态，在支架1的底部均匀安装有多个 水平调节装置，所述水平调节装置包括穿插设置在支架1底板上的调节螺 栓12和设置在所述调节螺栓12下端的螺栓底座11，所述螺栓底座11的 上端开有带螺紋的竖直盲孔，在实验时，通过调整各调节螺栓12的螺杆 伸入在对应竖直盲孔内的长度以保证支架1的水平度。
在本实施方式中，环刀为侧壁封闭的环刀，以避免现有技术中由于环 刀上部开有出水端口而造成的趺水现象，有效减少了实验误差；方形环刀 底部加工有刀口，取样时不会造成试样断裂；环刀由具有足够强度的钢板 焊接而成，以此使用其在进行黄土釆样时不会发生鼓胀，可有效避免试样 扰动，从而最大程度保留了原状黄土的性质。试样托板9为矩形有机玻璃板。冲刷槽4和消能池2由PVC板材制成， 且支架1由表面涂有防腐漆层的角铁焊接而成。
供水装置包括马氏桶15和设置在马氏桶15底部的马氏桶支架17,马 氏桶支架由表面涂有防腐漆层的角铁焊接而成，马氏桶15的顶盖上设置 有真空计14,马氏桶15的侧壁上安装有用于观察该马氏桶15内部水位的 水位观测管13,马氏桶15的侧壁下端通过出水孔安装有排水软管16，并 通过所述排水软管16向消能池2内排水。
使用本实用新型进行黄土抗冲性试验的过程是
(1) 黄土试样的釆集。用环刀取得黄土样后立即用塑料包装膜封闭， 并置于适当环境以免水分蒸发或冻结；同时釆集含水率样以备实验室测定 其天然含水率『。
(2) 称取环刀与土样的重量和并记录。
(3) 将带土样的环刀置入冲刷槽4内的试样托板9上。
(4) 通过调节坡度调节轴7在所述弧形滑槽上的位置，调节冲刷槽4 的坡度至设计坡度。
(5) 将罗盘置入冲刷槽4底部，调节支架l使得冲刷槽4底面在横 向上保持水平。
(6) 在将收集泥水的容器放置在试样下部的地面上。
(7) 取出罗盘，通过安装在马氏桶15上的排水软管16向消能池2 中注水，测量冲刷槽4中的水深，当水流至试样时立即记录时间，观察试 样的冲刷情况。
(8) 当试样最大冲刷深度达到2cm，或试样表面的水流由层流变为细 沟流时立即停止放水并记录冲刷时间。
(9) 测量试样下部容器中泥水的体积，并釆集含泥率样。 UO)更换土样，改变水力坡度，重复进行上述步骤(2)至(9)并记录。
(11)在实验室将含泥率样烘干，测定烘干样的重量G、同时可以求得泥水样的含泥率，根据含水率计算公式『=^/( + ^、推导出 G水G干/a-酌，换算在天然含水率时的重量G:G干+G水-G干/『，据此计
算冲刷量A。
(12) 由于水力坡度^和水力半径^=^已知，因此可根据公式T:傳^"7
求得水流剪切力7。
(13) 以A为纵坐标，以r为横坐标，根据不同设计能坡下求得的^
和r值所对应坐标系中点的连线在r轴上的截距即为、，而连线的斜率则为 黄土的可蚀性系数K。
(14) 据此可以求得黄土抗冲刷系数i。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何 限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、 变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种黄土大试块冲刷仪，包括环刀、支架(1)和安装在所述支架(1)上的冲刷槽(4)以及向所述冲刷槽(4)提供冲刷用水的供水装置，所述冲刷槽(4)的前端设置有消能池(2)且后端开通为泄水口，其特征在于所述消能池(2)和冲刷槽(4)为整体式结构，且消能池(2)和冲刷槽(4)之间设置有挡板(3)，并通过设置在挡板(3)底部的出水口相通，所述出水口的高度为1-3cm且宽度和冲刷槽(4)的宽度一致；所述冲刷槽(4)的底板上开有冲刷孔，在所述冲刷孔的下方通过托板支架(8)平行设置有试样托板(9)，所述环刀放置在试样托板(9)上且环刀的上表面与冲刷槽(4)的底板上表面平齐。
2. 按照权利要求l所述的黄土大试块冲刷仪，其特征在于在冲刷槽 (4)的内部且位于挡板(3)之前设置有过滤网板。
3. 按照权利要求l或2所述的黄土大试块冲刷仪，其特征在于所述 消能池(2)的底板低于所述冲刷槽(4)的底板l^cm。
4. 按照权利要求l所述的黄土大试块冲刷仪，其特征在于所述支架 (1)的上端设置有固定轴(10),所述冲刷槽(1)的底部设置有套简并通过所述套简与固定轴(10)铰接连接；在支架(1)的上端且位于固定 轴(10)之前左右对称设置有带弧形滑槽的两个支承板(6),所述冲刷 槽(1)的底部固定有坡度调节轴(7),所述坡度调节轴(7)穿插设置 在两个弧形滑槽之间，并通过调整坡度调节轴(7)在所述弧形滑槽上的 位置，继而使用设置在坡度调节轴(7)两端部的螺母固定位置，以调整冲刷槽(1)的坡度。
5. 按照权利要求l或4所述的黄土大试块冲刷仪，其特征在于所述 支架(1)上安装有坡度仪(5),所述坡度仪(5)由带角度指示的半圆 盘和用于读数的铅垂块构成。
6. 按照权利要求1、 2或4所述的黄土大试块冲刷仪，其特征在于所述支架(1)的底部均匀安装有多个水平调节装置，所述水平调节装置包括穿插设置在支架(1)底板上的调节螺栓U2)和设置在所述调节螺 栓(12)下端的螺栓底座(11)，所述螺栓底座(11)的上端开有带螺紋 的竖直盲孔，通过调整各调节螺栓(12)的螺杆伸入在对应竖直盲孔内的 长度以保证支架(1)的水平度。
7. 按照权利要求1、 2或4所述的黄土大试块冲刷仪，其特征在于 所述环刀为侧壁封闭且底部加工有刀口的方形环刀，并由钢板焊接而成。
8. 按照权利要求1、 2或4所述的黄土大试块冲刷仪，其特征在于 所述试样托板(9)为矩形有机玻璃板。
9. 按照权利要求1、 2或4所述的黄土大试块冲刷仪，其特征在于 所述冲刷槽(4)和消能池(2)由PVC板材制成，且所述支架(1)由表面涂有防腐漆层的角铁焊接而成。
10. 按照权利要求1所述的黄土大试块冲刷仪，其特征在于所述供 水装置包括马氏桶(15)和设置在马氏桶(15)底部的马氏桶支架(17), 所述马氏桶支架(17)由表面涂有防腐漆层的角铁焊接而成，所述马氏桶(15)的顶盖上设置有真空计(14)，所述马氏桶(15)的侧壁上安装有 用于观察该马氏桶(15)内部水位的水位观测管(13),所述马氏桶(15) 的侧壁下端通过出水孔安装有排水软管(16),并通过所述排水软管(16) 向消能池(2)内排水。
专利摘要本实用新型公开了一种黄土大试块冲刷仪，包括环刀、支架、安装在所述支架上的冲刷槽以及供水装置，冲刷槽的前端设置有消能池且后端开通为泄水口，消能池和冲刷槽为整体式结构，且在消能池和冲刷槽之间设置有挡板，冲刷槽的底板上开有冲刷孔，在冲刷孔的下方通过托板支架平行设置有试样托板，环刀放置在试样托板上且环刀的上表面与冲刷槽的底板上表面平齐。本实用新型结构简单，操作简便，能满足黄土大试块的抗冲性试验要求，且实验精度高，耐久性好。
文档编号G01N33/24GK201373873SQ20092003242
公开日2009年12月30日 申请日期2009年4月1日 优先权日2009年4月1日
发明者李喜安 申请人:长安大学