一种模拟泥石流拦砂坝基底扬压力的试验系统的制作方法

本实用新型属于泥石流模拟试验领域、泥石流拦砂坝底扬压力测量技术领域，尤其涉及一种模拟泥石流拦砂坝基底扬压力进行测量的试验系统。

背景技术：

泥石流拦砂坝通常建造在宽级配砾石土上，由于没有成熟的测试手段和方法，目前针对拦砂坝底扬压力的研究还是空白，制约了拦砂坝的精确设计。

已经公开或授权的有关扬压力测试方法(CN01110455638.0，CN01120470609.7，CN01621386251.9)均是针对水工大坝生产用的。由于水工大坝坝底和拦砂坝底扬压力形成机理、作用方式和量级等均不同，水工的测试方法不适合于拦砂坝底扬压力的模拟试验。

泥石流拦砂坝底扬压力的形成除与坝基土(通常是宽级配砾石土)的性质有关外，还与坝后堆积的泥石流流体性质，泥石流对大坝的冲击作用，以及坝后有效水头等有关。因此，需要一种能满足模拟以上条件的试验装置来研究拦砂坝底扬压力的分布和形成机理。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种模拟泥石流拦砂坝基底扬压力的试验系统，较好地解决了坝底扬压力传感器与沟床物质充分接触的问题，可以较准确地模拟拦砂坝底扬压力，用于探讨坝底扬压力的分布规律，揭示扬压力的演化过程和形成机理，为开展泥石流拦砂坝基底扬压力研究提供技术支撑。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

本实用新型提出一种模拟泥石流拦砂坝基底扬压力的试验系统，所述试验系统包括模拟泥石流沟床、坡度可调节的水槽，铺设于水槽内下游的沟床物质，置于沟床物质上、与水槽固定连接的拦砂坝模型，设于拦砂坝模型底部的扬压力传感器，以及与扬压力传感器相连的扬压力采集记录系统；沟床物质底部、沟床物质与水槽之间设有增压气囊，以解决坝底扬压力传感器与沟床物质充分接触的问题。

所述扬压力传感器封装于拦砂坝模型内，且垂直安置于拦砂坝模型底部。具体结构可以是，拦砂坝模型底部开有扬压力测试孔，用于安装扬压力传感器；PVC管通过拦砂坝模型内部插入扬压力测试孔、并与坝底齐平；扬压力传感器封装于PVC管内，并置于拦砂坝模型底部；连接扬压力传感器与扬压力采集记录系统的数据线通过拦砂坝模型顶部开孔引出拦砂坝模型。拦砂坝模型采用加厚的PVC板制作，成型和安装方便，底面粘贴有防止坝底形成贯通水流的止水薄片。

所述扬压力采集记录系统包括与扬压力传感器相连的扬压力采集仪，及与扬压力采集仪相连的监测记录系统。扬压力采集仪包括电源和数据采集卡封装而成，连接扬压力传感器的数据线通过面板航空接口与数据采集卡相连，并通过USB数据线连接至监测记录系统。监测记录系统包括软硬件两部分，软件为专门开发的扬压力监测记录软件，硬件为电脑，用于安装软件和记录数据。

所述水槽框架部分为角钢通过螺栓连接，槽底为2mm厚的钢板，并间隔一定距离设有一横梁承托，两侧采用有机玻璃封闭，便于观察和测量；水槽下端铰支固定，上端通过钢索与定滑轮相连，以调节上端的高低从而改变槽底坡度，以模拟不同坡度的泥石流沟床；水槽的坡度调节范围为0-30度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：较准确地模拟了拦砂坝基底扬压力，实现了泥石流拦砂坝底扬压力测量和记录的目标，为深入研究泥石流拦砂坝底扬压力的分布和形成机理提供了技术支撑，为拦砂坝设计中扬压力精确确定提供了可能；尤其是设计的增压气囊可以较好地解决坝底与沟床物质充分接触的难题。

附图说明

图1是模拟泥石流拦砂坝基底扬压力的试验系统结构示意图。

图2是拦砂坝模型的纵剖面结构示意图。

图3是拦砂坝模型的底面结构示意图。

图中标号如下：

1水槽 2拦砂坝模型

3增压气囊 4沟床物质

5扬压力传感器 6扬压力采集仪

7监测记录系统 8钢索

9定滑轮 10止水薄片

11PVC管 12数据线

具体实施方式

下面对本实用新型的优选实施例作进一步的描述。

实施例一

如图1、图2、图3所示。采用本实用新型的模拟泥石流拦砂坝基底扬压力的试验系统，进行拦砂坝基底扬压力的模拟、测量和记录。所述试验系统包括坡度在0-30度范围内可调节的水槽1，铺设于水槽1内下游的沟床物质4，置于沟床物质4上、与水槽1固定连接的拦砂坝模型2，设于拦砂坝模型2底部的扬压力传感器5，以及与扬压力传感器5相连的扬压力采集记录系统；沟床物质4与水槽1之间设有增压气囊3。水槽1下端铰支固定，上端通过钢索8与定滑轮9相连。

拦砂坝模型2底部开有扬压力测试孔，PVC管11通过拦砂坝模型2内部插入扬压力测试孔、并与坝底齐平；扬压力传感器5封装于PVC管11内，并垂直置于拦砂坝模型2底部。拦砂坝模型2底面粘贴有止水薄片10。

所述扬压力采集记录系统包括与扬压力传感器5相连的扬压力采集仪6，及与扬压力采集仪6相连的监测记录系统7。连接扬压力传感器5与扬压力采集仪6的数据线12通过拦砂坝模型2顶部开孔引出拦砂坝模型2。扬压力采集仪6包括电源和数据采集卡，数据线12与数据采集卡相连。监测记录系统7包括电脑和扬压力监测记录软件。

在进行泥石流拦砂坝基底扬压力分布规律的模拟试验时，首先从距离水槽1下游出口1.6m处开始安放增压气囊3，然后从距离水槽1下游出口1.7m处开始向下游方向铺设宽度与槽底同宽、长约1.0m、厚度10cm的沟床物质4；拦砂坝模型2直接安放在沟床物质4上面，并通过螺栓与水槽1壁固定；拦砂坝模型2高50cm，长80cm，坝底与水槽1同宽、为50cm；拦砂坝模型2底部布置有10个扬压力测试孔，用于安装扬压力传感器5。扬压力传感器5根据在坝底的位置依次进行编号，传感器数据线12通过坝顶的两个数据线孔引出坝体，并与扬压力采集仪6相应编号的插孔相连。扬压力采集仪6通过USB数据线与笔记本电脑相连。

实验开始前，首先向增压气囊3加压，以保证拦砂坝模型2的坝底与沟床物质4充分接触，避免在坝底与沟床物质4间形成贯通性的水流。然后开始放水使沟床物质4浸水饱和，待坝前积水全部渗走后，开始记录扬压力传感器5零点。然后往水槽1内放入泥石流，开始泥石流冲击作用下坝底扬压力的分布和变化规律实验，通过扬压力采集记录系统观察拦砂坝基底扬压力的变化和分布情况，并记录整个实验过程的扬压力数据，直至扬压力消散归零。