一種斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置，它包括水頭抬升裝置、導(dǎo)流水管、容器桶、底座、皮軟管、玻璃管。所述水頭抬升裝置與容器桶相連，所述容器桶底部為半球狀，與底座嵌接，容器桶側(cè)壁有測壓管，與容器桶內(nèi)部相通，所述玻璃管通過橡皮軟管與測壓管相連。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，容器桶的傾角可改變，通過改變水頭高度改變水力梯度，以模擬不同顆粒級配、孔隙比的土體在不同角度的滲流力作用下的管涌現(xiàn)象發(fā)生的全過程。
【專利說明】
一種斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置，屬于土木工程試驗(yàn)?zāi)M設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在對于管涌現(xiàn)象的研究中，研究細(xì)顆粒的不同運(yùn)動方向?qū)苡康陌l(fā)生發(fā)展造成的影響是一項(xiàng)重要內(nèi)容，在實(shí)際工程中如堤基，下部土層中流砂的運(yùn)動方向是復(fù)雜多變的，并不是沿著單一方向運(yùn)動，有些流砂是水平運(yùn)動的，有些流砂是豎直運(yùn)動的，有些流砂是傾斜運(yùn)動的，因此，研究土體內(nèi)細(xì)顆粒在不同運(yùn)動方向下發(fā)生管涌破壞的區(qū)別與聯(lián)系，能夠更加符合實(shí)際工程情況，對于更好地研究土體滲透變形特性具有重要的實(shí)際意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]實(shí)用新型的目的:本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于模擬不同角度滲流力作用下，不同顆粒級配、孔隙比的土體發(fā)生管涌現(xiàn)象的裝置。
[0004]技術(shù)方案:一種斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置，包括:水箱、第一導(dǎo)流水管、容器桶、底座、伸縮桿以及若干根玻璃管，其中，所述容器桶的一側(cè)設(shè)置水箱，水箱上部設(shè)有一水頭抬升裝置;容器桶另一側(cè)設(shè)置若干玻璃管，所述若干根玻璃管相互平行且下端齊平；容器桶具有半球形底部，半球形底部嵌設(shè)于所述底座上，容器桶的一側(cè)與底座之間通過伸縮桿相連，所述容器桶的底部通過第一導(dǎo)流水管與水箱相連，容器桶的一側(cè)側(cè)壁上等距離間隔布置有若干測壓管，每個(gè)測壓管分別通過橡皮軟管與一根所述玻璃管相連。
[0005]所述的水頭抬升裝置包括:拉繩以及兩個(gè)固定滑輪，拉繩的一端連接在水箱的頂部，另一端繞設(shè)在兩個(gè)定滑輪上。
[0006]所述容器桶的上部設(shè)有矩形的擋水平臺，在擋水平臺的一角設(shè)有第二導(dǎo)流水管。
[0007]所述半球形底部中設(shè)有與容器桶上部相通的通孔。
[0008]所述容器桶的上部側(cè)壁有第一固定鉸支座，底座上設(shè)有第二固定鉸支座，所述伸縮桿的兩端分別與第一鉸支座、第二鉸支座相互鉸接。
[0009]所述容器桶的內(nèi)部偏下部設(shè)有可隔砂透水的第一擋板。
[0010]所述容器桶側(cè)壁標(biāo)有刻度。
[0011]所述測壓管與容器桶之間設(shè)有可隔砂透水的第二擋板。
[0012]所述水箱的箱體上部設(shè)有排水管。
[0013]所述容器桶由防水材料制作。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]本實(shí)用新型通過抬升水箱、調(diào)節(jié)水龍頭從而控制水箱內(nèi)水位高度來模擬不同大小的滲流力作用，旋轉(zhuǎn)容器桶、調(diào)節(jié)伸縮桿的長度來控制滲流力的方向，向容器桶中填充經(jīng)過計(jì)算、調(diào)配的砂石來模擬不同的土質(zhì)，測量外接與擋水平臺的導(dǎo)流水管導(dǎo)出的砂石和水來得知某一滲流力作用下土體的滲流量、涌沙量。
[0016]土體發(fā)生管涌現(xiàn)象的過程可以通過肉眼在外部觀察，該實(shí)用新型專利提供了一種研究不同方向、大小的滲流力作用下土體管涌現(xiàn)象的直觀、便捷的方法。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的不意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型的容器桶的俯視圖；
[0019]其中，I為水箱;2為第一導(dǎo)流水管;3為容器桶;4為底座;5為伸縮桿;6為半球形底部;7為測壓管;8為第二導(dǎo)流水管;9為擋水平臺；10為第一擋板；11為玻璃管；12為橡皮軟管;13為第一固定鉸支座;14為第二固定鉸支座;15為第二擋板;16為排水管。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于實(shí)施例。
[0021]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置包括水箱1、第一導(dǎo)流水管2、容器桶3、底座4、伸縮桿5、橡皮軟管12、玻璃管11，水箱I通過第一導(dǎo)流水管2)連接容器桶3，容器桶3嵌入底座4，同時(shí)通過一根伸縮桿5鉸接，容器桶3的測壓管7通過橡皮軟管12與玻璃管11相連，容器桶上部有擋水平臺9，平臺的一角有一根第二導(dǎo)流水管8用于導(dǎo)水導(dǎo)沙。
[0022]水箱上外搭一根輸水水管，調(diào)節(jié)水龍頭從而控制輸水水管的水流量，水箱的上部有一根排水管16，當(dāng)水箱I中水位過高時(shí)水將通過排水管16得以疏導(dǎo)。
[0023]容器桶3上設(shè)有第一鉸支座13，底座4上設(shè)有第二固定鉸支座14，伸縮桿5的兩端分別與第一鉸支座13、第二鉸支座14鉸接。容器桶3下部為半球形底部6，嵌與底座4中，可自由旋轉(zhuǎn)，可將容器桶3調(diào)節(jié)至某一所需傾角，調(diào)節(jié)伸縮桿5使其支撐容器桶3而不傾倒。
[0024]容器桶3內(nèi)部偏下位置設(shè)有第一擋板10，可將上部承接的砂石與下部空間隔離，可透水，下部空間與半球形底部的通孔相通，當(dāng)不斷有水從通孔流出時(shí)，第一擋板10下部將是一個(gè)充滿水的空間。
[0025]容器桶3的側(cè)壁自半球形底部6的通孔末端同一平面處至容器桶上部擋水平臺9處附有刻度，便于試驗(yàn)是記錄管涌發(fā)生的具體位置。
[0026]容器桶的側(cè)壁外接有八個(gè)測壓管，其中七個(gè)位于容器桶內(nèi)所述第一擋板10的上方，一個(gè)位于容器桶3內(nèi)所述第一擋板10的下方，測壓管7與容器桶3的內(nèi)部相通，測壓管7與容器桶相連的部分設(shè)有第二擋板，可隔砂透水，防止容器桶內(nèi)部的砂石進(jìn)入測壓管而使之堵塞。
[0027]進(jìn)一步的，每一個(gè)測壓管7均通過一根橡皮軟管12與一個(gè)玻璃管11相連，當(dāng)容器桶3內(nèi)充滿水時(shí)，水將通過測壓管7，經(jīng)過橡皮軟管12進(jìn)入玻璃管11中，通過讀取玻璃管11中水柱的高度可得到測壓管7位置的水頭。
[0028]容器桶3上部有一擋水平臺9，較容器桶圓柱形開口略高，可以承接試驗(yàn)時(shí)從容器桶3中涌出的砂石和水，在擋水平臺9的一角外接有第二導(dǎo)流水管8以導(dǎo)出擋水平臺上砂石與水。
[0029]本實(shí)用新型裝置的使用方法及工作原理描述如下:
[0030]步驟一、根據(jù)土體的孔隙比、級配進(jìn)行配料，將混合好的粗細(xì)骨料分三次裝入容器桶3中，將第一擋板10上部空間充分填滿，每完成一次裝樣后振搗試樣使之密實(shí)，放置橡皮圈并涂抹704防水膠，避免由于側(cè)壁的孔隙較大而迅速形成滲流通道導(dǎo)致試樣破壞。
[0031]步驟二、將容器桶3側(cè)壁的八個(gè)測壓管分別用橡皮軟管12與玻璃管11相連，玻璃管11互相平行，下端齊平，固定在某一不動處，玻璃管11上標(biāo)有刻度，便于記錄水柱高度。
[0032]步驟三、打開水龍頭，向水箱I中注水，同時(shí)拉升水箱I，控制水箱I中的水位略高于容器桶3中試樣的高度，容器桶3中水位慢慢上升，頂部有水涌出，通過擋水平臺9 一角的第二導(dǎo)流水管8流出。
[0033]步驟四、旋轉(zhuǎn)容器桶3直至其與水平面呈所需的角度，同時(shí)調(diào)節(jié)伸縮桿5使容器桶3得以固定。
[0034]步驟五、當(dāng)裝置整體處于穩(wěn)定狀態(tài)后，即水箱I中的水位保持穩(wěn)定，第二導(dǎo)流水管8中有少量水不斷流出，靜置24小時(shí)，使試樣中的空氣充分排出，達(dá)到飽和狀態(tài)。
[0035]步驟六、抬升水箱1，調(diào)節(jié)水龍頭使水箱I中的水位保持穩(wěn)定，測量水箱中水的水位高度，當(dāng)水位不斷抬升，容器桶3中試樣所承受的滲流力不斷變大，從容器桶3中涌出的水、砂是增多，可以測量導(dǎo)流水管8中的砂石、水的流出量得知具體的數(shù)值，同時(shí)，與容器桶3側(cè)壁測壓管7相連的玻璃管11中的水位也不斷抬升，對照刻度得到測壓管7處具體的水頭值。
[0036]步驟七、改變總水頭高度，即水箱中水位高度，直至試樣發(fā)生管涌破壞，試驗(yàn)結(jié)束。
[0037]本裝置再使用時(shí)應(yīng)盡量注意防漏水，各材料應(yīng)優(yōu)先選取防水效果較好的材質(zhì)。
[0038]本裝置可以改變?nèi)萜魍暗膬A角、水箱的高度從而模擬土體在受到斜向滲流力作用下從飽和，到產(chǎn)生滲流通道，再到發(fā)生管涌，直至破壞的全過程，為研究在斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象的發(fā)生提供了一種新的研究方法。
[0039]如上，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已近表示和表明了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明本身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置，其特征在于，包括:水箱、第一導(dǎo)流水管、容器桶、底座、伸縮桿以及若干根玻璃管，其中，所述容器桶的一側(cè)設(shè)置水箱，水箱上部設(shè)有一水頭抬升裝置;容器桶另一側(cè)設(shè)置若干玻璃管，所述若干根玻璃管相互平行且下端齊平；容器桶具有半球形底部，半球形底部嵌設(shè)于所述底座上，容器桶的一側(cè)與底座之間通過伸縮桿相連，所述容器桶的底部通過第一導(dǎo)流水管與水箱相連，容器桶的一側(cè)側(cè)壁上等距離間隔布置有若干測壓管，每個(gè)測壓管分別通過橡皮軟管與一根所述玻璃管相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置，其特征在于，所述的水頭抬升裝置包括:拉繩以及兩個(gè)固定滑輪，拉繩的一端連接在水箱的頂部，另一端繞設(shè)在兩個(gè)定滑輪上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置，其特征在于，容器桶的上部設(shè)有矩形的擋水平臺，在擋水平臺的一角設(shè)有第二導(dǎo)流水管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置，其特征在于，所述半球形底部中設(shè)有與容器桶上部相通的通孔。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置，其特征在于，所述容器桶的上部側(cè)壁設(shè)有第一固定鉸支座，底座上設(shè)有第二固定鉸支座，所述伸縮桿的兩端分別與第一鉸支座、第二鉸支座相互鉸接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置，其特征在于，所述容器桶的內(nèi)部偏下部設(shè)有可隔砂透水的第一擋板。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置，其特征在于，所述容器桶側(cè)壁標(biāo)有刻度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置，其特征在于，所述測壓管與容器桶之間設(shè)有可隔砂透水的第二擋板。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置，其特征在于，所述水箱的箱體上部設(shè)有排水管。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斜向滲流力作用下管涌現(xiàn)象模擬裝置，其特征在于，所述容器桶由防水材料制作。
【文檔編號】G01N13/04GK205426725SQ201620196464
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月15日
【發(fā)明人】張協(xié)力, 袁佳怡, 陳曉東, 周維理, 梁莉莉, 許紅星, 陳亮
【申請人】河海大學(xué)