一種模擬地震作用下壩基滲流的試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種模擬地震作用下壩基滲流的試驗(yàn)裝置，該裝置由裝樣槽、地震模擬器、水頭控制裝置、路徑示蹤器、電子流量計(jì)、水壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置、計(jì)算機(jī)終端組成。裝樣槽內(nèi)部左右兩側(cè)設(shè)有擋板插槽，可以嵌入具有不同功能的擋板；通過(guò)改變地震模擬器內(nèi)的地震波，模擬壩基在不同級(jí)數(shù)地震下的滲流現(xiàn)象；通過(guò)裝樣槽左側(cè)的水頭控制裝置改變水位高度，模擬壩基在不同水頭下的滲流以及滲透破壞；通過(guò)路徑示蹤器得出壩基中的滲流路徑以及對(duì)電子流量計(jì)、水壓力傳感器所采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到相應(yīng)的滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)。為實(shí)際壩基工程的設(shè)計(jì)與施工提供指導(dǎo)，也可以作為巖土工程與水利工程教學(xué)與科研實(shí)驗(yàn)之用。
【專利說(shuō)明】一種模擬地震作用下壩基滲流的試驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種模擬地震作用下壩基滲流的試驗(yàn)裝置，屬于水利工程模型試驗(yàn)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]大壩安全作為公共安全的重大問(wèn)題，受到世界各國(guó)的普遍關(guān)注。多次大地震中的大壩震害使得大壩的的抗震安全成為關(guān)注的重點(diǎn)之一。我國(guó)已建成的平原水庫(kù)千余座，南水北調(diào)工程以后，平原水庫(kù)的存在就更加具有實(shí)際意義，平原水庫(kù)在我國(guó)的分布十分廣泛，而且很多平原水庫(kù)分布在人口集中的大中城市附近，一旦發(fā)生問(wèn)題，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全將造成巨大的影響。平原水庫(kù)大壩的地質(zhì)條件往往比較差，普遍特點(diǎn)是表層為黏土或亞黏土，下部為砂土。這些土在動(dòng)荷載的作用下將發(fā)生液化，因此壩基中土體的滲流場(chǎng)在動(dòng)荷載作用下的變化對(duì)我們研究大壩的抗震將尤為重要。但是，目前的試驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵泊蠖嗍悄M靜力作用下壩基的滲流，無(wú)法準(zhǔn)確得到土體中的滲流路徑，得到的試驗(yàn)現(xiàn)象無(wú)法表征實(shí)際工程，得出的結(jié)論無(wú)法給壩基工程的抗震設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)作用。
[0003]因此，需要一種新的試驗(yàn)裝置以解決上述問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種模擬地震作用下壩基滲流的試驗(yàn)裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種模擬地震作用下壩基滲流的試驗(yàn)裝置，包括裝樣槽、地震模擬器、水頭控制裝置、路徑示蹤器、電子流量計(jì)、水壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置、計(jì)算機(jī)終端，其中，所述裝樣槽的左側(cè)上部設(shè)有裝樣槽進(jìn)水口，所述裝樣槽進(jìn)水口上通過(guò)塑料軟管連接所述水頭控制裝置，所述裝樣槽內(nèi)部垂直所述裝樣槽底部的設(shè)有兩個(gè)擋板插槽，分別是左側(cè)擋板插槽和右側(cè)擋板插槽，在所述左側(cè)擋板插槽和右側(cè)擋板插槽上分別可拆卸的安裝有左側(cè)擋板和右側(cè)擋板；所述裝樣槽底部連接有所述地震模擬器；所述路徑示蹤器由至少三根設(shè)有閥門的玻璃導(dǎo)管組成，玻璃導(dǎo)管垂直裝樣槽底部設(shè)置在左側(cè)擋板的右側(cè)面上，且可沿裝樣槽的高度方向上下調(diào)整；所述裝樣槽的右側(cè)底部設(shè)有出水口，所述電子流量計(jì)安裝在所述出水口處；在裝樣槽的前后兩側(cè)面板上布置水壓力傳感器，所述水壓力傳感器沿裝樣槽的高度方向均勻設(shè)置；所述電子流量計(jì)、水壓力傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集裝置采集后與所述計(jì)算機(jī)終端相連。
[0007]所述左側(cè)擋板和右側(cè)擋板將裝樣槽的內(nèi)部分隔成左側(cè)腔室、中間腔室及右側(cè)腔室，所述的裝樣槽進(jìn)水口設(shè)置在所述左側(cè)腔室的頂部，且在左側(cè)腔室的腔壁上設(shè)有刻度線。
[0008]所述中間腔室的頂端設(shè)有可打開或封閉的有機(jī)玻璃蓋板。
[0009]所述的水頭控制裝置包括帶有刻度線的支架、滑輪、水槽、繩子，所述的水槽上設(shè)有進(jìn)水口、出水口及溢水口，所述進(jìn)水口與外部水源連接，出水口通過(guò)塑料軟管與所述裝樣槽進(jìn)水口連接，溢水口確保一定的水位，水槽的上端通過(guò)動(dòng)滑輪組件連接在帶有刻度線的支架上。
[0010]所述地震模擬器上連接有地震波控制器。
[0011]所述電子流量計(jì)采用雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果:
[0013]1、該裝置能夠真實(shí)地模擬地震作用下壩基工程中土體發(fā)生滲流的現(xiàn)象，通過(guò)改變地震模擬器內(nèi)的地震波，模擬壩基在不同級(jí)數(shù)地震下滲流現(xiàn)象；通過(guò)左側(cè)的水頭控制裝置改變水位高度，模擬壩基在不同水頭下的滲流以及滲透破壞；通過(guò)改變裝樣槽內(nèi)部砂土層的厚度，模擬不同實(shí)際壩基工程中土體的滲流；通過(guò)路徑示蹤器得出壩基中的滲流路徑。
[0014]2、該裝置通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集裝置收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到相應(yīng)的滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)，得出結(jié)論，為實(shí)際壩基工程的抗震設(shè)計(jì)與施工提供指導(dǎo)。
[0015]3、該裝置所用的雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)、水壓力傳感器都與數(shù)據(jù)采集裝置接通，通過(guò)數(shù)據(jù)采集裝置對(duì)測(cè)量裝置獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并輸入計(jì)算機(jī)終端，節(jié)約了人力成本，也確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0016]4、該裝置不僅為壩基工程的抗震設(shè)計(jì)與施工提供指導(dǎo)作用，也能作為巖土工程與水利工程學(xué)科的教學(xué)與科研實(shí)驗(yàn)設(shè)備之用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是裝樣槽裝樣后的剖面圖；
[0019]圖中，1、帶刻度線的支架；2、溢水口 ；3、繩子；4、滑輪；5、水槽進(jìn)水口 ；6、裝樣槽進(jìn)水口 ；7、刻度線；8、地震波控制器；9、水壓力傳感器；10、地震模擬器；11、數(shù)據(jù)采集裝置；
12、計(jì)算機(jī)終端；13、裝樣槽出水口 ；14、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)；15、右側(cè)插槽；16、有機(jī)玻璃蓋板；17、左側(cè)插槽；18、路徑示蹤器；19、閥門；20、透水擋板；21、砂土層；22、透砂擋板(也能透水)；23、黏土、亞黏土等其他土層。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0021]請(qǐng)參閱圖1、圖2所示，本實(shí)用新型公開了一種模擬地震作用下壩基滲流的試驗(yàn)裝置，該裝置主要包括具有進(jìn)水口 6和出水口 13的裝樣槽、連接裝樣槽進(jìn)水口的水頭控制裝置、連接裝樣槽出水口的雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)14、設(shè)置于裝樣槽側(cè)面的水壓力傳感器9、設(shè)置于透水擋板右側(cè)的路徑示蹤器18、設(shè)置于裝樣槽底部的地震模擬器10、連接于地震模擬器的地震波控制器8、連接數(shù)據(jù)采集裝置的計(jì)算機(jī)終端12。
[0022]所述的地震模擬器10通過(guò)地震波控制器8控制，模擬壩基在不同級(jí)數(shù)地震下的滲流現(xiàn)象。
[0023]所述的水頭控制裝置包括帶有刻度線的支架1、滑輪4、水槽、繩子3，所述的水槽上設(shè)有進(jìn)水口 5、出水口、溢水口 2，進(jìn)水口 5與外部水源連接，出水口通過(guò)塑料軟管6與裝樣槽進(jìn)水口連接，溢水口 2確保一定的水位，通過(guò)繩子3拉伸長(zhǎng)度的改變，模擬壩基在不同水頭下的滲流以及滲透破壞情況。
[0024]所述的裝樣槽內(nèi)部設(shè)有兩道插槽，分別為左側(cè)插槽17和右側(cè)插槽15，左側(cè)插槽17中插入透水擋板20，右側(cè)插槽中插入透砂擋板(也能透水)22。
[0025]所述裝樣槽側(cè)面設(shè)有刻度線，能夠讀出裝入砂土層的厚度，根據(jù)不同實(shí)際壩基工程在地震作用下的滲流以及滲透破壞現(xiàn)象。
[0026]所述路徑示蹤器18由至少三根設(shè)有閥門19的玻璃導(dǎo)管組成，玻璃導(dǎo)管垂直裝樣槽底部設(shè)置，并且可調(diào)節(jié)嵌入土樣深度，確保至少三根玻璃導(dǎo)管處于同一水平面，在路徑示蹤器中裝入不同顏色的熒光示蹤劑，得到土樣中的滲流路徑。
[0027]所述的地震波控制器8能實(shí)時(shí)得出模擬的參數(shù)，水壓力傳感器9實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土樣中的水頭高度，雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)14實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流量，水壓力傳感器9和雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)14與數(shù)據(jù)采集裝置11連接，數(shù)據(jù)采集裝置11與計(jì)算機(jī)終端12連接，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0028]本實(shí)用新型的工作原理如下:如圖1、圖2所示，打開裝樣槽頂端的有機(jī)玻璃蓋板16，在裝樣槽的中間腔室中裝入土樣，模擬不同的壩基工程裝入不同的砂土層厚度，分層裝入并進(jìn)行壓實(shí)，排去土體孔隙中的氣體，對(duì)土體進(jìn)行飽和處理，將至少三根玻璃導(dǎo)管嵌入透水擋板20右側(cè)面的土樣中，確保至少三根玻璃導(dǎo)管處于同一平面，在導(dǎo)管中加入不同顏色的熒光示蹤劑，封閉裝樣槽上側(cè)蓋板16。
[0029]通過(guò)地震波控制器8調(diào)節(jié)地震模擬器10的模擬級(jí)數(shù)，模擬壩基在該級(jí)數(shù)地震下的滲流現(xiàn)象，將水源接入水頭控制裝置中的進(jìn)水口 5，根據(jù)所要模擬的水頭高度，改變繩子3的拉伸長(zhǎng)度，在水頭差的作用下，裝樣槽內(nèi)土樣形成滲流場(chǎng)，當(dāng)開始滲流時(shí)，打開路徑示蹤器閥門，使得熒光示蹤劑順著水流形成清晰的滲流路徑。水壓力傳感器9和雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)14實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)，注意觀察透砂擋板(也能透水)22右側(cè)砂量的變化以及土樣中的滲流路徑并作記錄，待水壓力傳感器9與雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)14測(cè)得的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，增大水頭高度，直至土樣發(fā)生滲透破壞，得到此地震級(jí)數(shù)下相應(yīng)的滲流場(chǎng)，應(yīng)力場(chǎng)。改變地震級(jí)數(shù)或砂土層厚度，繼續(xù)進(jìn)行以上試驗(yàn)過(guò)程，得出不同砂土層厚度下的壩基在不同地震級(jí)數(shù)下相對(duì)應(yīng)的滲流場(chǎng)、變形場(chǎng)。為實(shí)際壩基工程的抗震設(shè)計(jì)與施工提供指導(dǎo)作用。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬地震作用下壩基滲流的試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括裝樣槽、地震模擬器、水頭控制裝置、路徑示蹤器、電子流量計(jì)、水壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置、計(jì)算機(jī)終端，其中，所述裝樣槽的左側(cè)上部設(shè)有裝樣槽進(jìn)水口，所述裝樣槽進(jìn)水口上通過(guò)塑料軟管連接所述水頭控制裝置，所述裝樣槽內(nèi)部垂直所述裝樣槽底部的設(shè)有兩個(gè)擋板插槽，分別是左側(cè)擋板插槽和右側(cè)擋板插槽，在所述左側(cè)擋板插槽和右側(cè)擋板插槽上分別可拆卸的安裝有左側(cè)擋板和右側(cè)擋板；所述裝樣槽底部連接有所述地震模擬器；所述路徑示蹤器由至少三根設(shè)有閥門的玻璃導(dǎo)管組成，玻璃導(dǎo)管垂直裝樣槽底部設(shè)置在左側(cè)擋板的右側(cè)面上，且可沿裝樣槽的高度方向上下調(diào)整；所述裝樣槽的右側(cè)底部設(shè)有出水口，所述電子流量計(jì)安裝在所述出水口處；在裝樣槽的前后兩側(cè)面板上布置水壓力傳感器，所述水壓力傳感器沿裝樣槽的高度方向均勻設(shè)置；所述電子流量計(jì)、水壓力傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集裝置采集后與所述計(jì)算機(jī)終端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬地震作用下壩基滲流的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述左側(cè)擋板和右側(cè)擋板將裝樣槽的內(nèi)部分隔成左側(cè)腔室、中間腔室及右側(cè)腔室，所述的裝樣槽進(jìn)水口設(shè)置在所述左側(cè)腔室的頂部，且在左側(cè)腔室的腔壁上設(shè)有刻度線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模擬地震作用下壩基滲流的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述中間腔室的頂端設(shè)有可打開或封閉的有機(jī)玻璃蓋板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種模擬地震作用下壩基滲流的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的水頭控制裝置包括帶有刻度線的支架、滑輪、水槽、繩子，所述的水槽上設(shè)有進(jìn)水口、出水口及溢水口，所述進(jìn)水口與外部水源連接，出水口通過(guò)塑料軟管與所述裝樣槽進(jìn)水口連接，溢水口確保一定的水位，水槽的上端通過(guò)動(dòng)滑輪組件連接在帶有刻度線的支架上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種模擬地震作用下壩基滲流的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述地震模擬器上連接有地震波控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求f5中任一權(quán)利要求所述的一種模擬地震作用下壩基滲流的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述電子流量計(jì)采用雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)。
【文檔編號(hào)】E02B1/02GK204125898SQ201420591199
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】周曉智, 孫杰, 袁磊, 葛路, 凌煒 申請(qǐng)人:河海大學(xué)