專利名稱：一種堤防工程滲透破壞發(fā)展過程的模型試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水利試驗(yàn)裝置，尤其是涉及一種堤防工程滲透破壞模型試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
堤基與堤身的滲流對(duì)河道堤壩的破壞危害最大，其發(fā)生數(shù)量多，分布范圍廣，且易發(fā)生重大潰堤險(xiǎn)情。世界堤防和大壩(土石壩)破壞實(shí)例調(diào)查結(jié)果表明，由于滲透穩(wěn)定造成的破壞與失事，占整類事故的40%以上，故堤防工程的滲流以及滲透破壞問題已經(jīng)受到了學(xué)術(shù)及工程界的普遍關(guān)注。以往的滲流研究實(shí)驗(yàn)儀器一般為窄槽，尺寸較小，一般人工觀測(cè)數(shù)據(jù)，精度較低，且多采用手動(dòng)升降水頭的方式，上游水頭不能自動(dòng)控制，難以較準(zhǔn)確反映堤防工程非飽和非均勻滲流與滲透破壞現(xiàn)象，也不能滿足堤防工程滲透破壞研究的要求。故，需要一種新的技術(shù)方案以解決上述問題。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種能夠準(zhǔn)確并全面表征模擬堤防工程滲透破壞發(fā)展過程的模型試驗(yàn)裝置。為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型堤防工程滲透破壞發(fā)展過程的模型試驗(yàn)裝置可采用如下技術(shù)方案:—種堤防工程滲透 破壞發(fā)展過程的模型試驗(yàn)裝置，包括具有進(jìn)水口的模型槽、連接進(jìn)水口的基于單片機(jī)的智能水頭控制系統(tǒng)、位于模型槽外側(cè)面不同位置的若干水頭測(cè)量裝置、位于模型槽內(nèi)的上部不同位置的若干變形測(cè)量裝置、設(shè)置于模型槽內(nèi)上游處的透水板、設(shè)置于模型槽內(nèi)下游處的安裝隔板、設(shè)置于安裝隔板外側(cè)的排水孔、排水孔下部接有電子流量計(jì)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型堤防工程滲透破壞發(fā)展過程的模型試驗(yàn)裝置通過基于單片機(jī)的智能水頭控制系統(tǒng)能夠?qū)ν翗邮┘映Ｋ^及隨時(shí)間規(guī)律性變化的各種形式的變水頭差，以模擬不同水頭差工況下堤防堤身、堤基的滲透破壞，同時(shí)也克服了現(xiàn)有管涌試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置誤差大、尺寸效應(yīng)明顯及精度低等的缺陷。通過設(shè)置水頭測(cè)量裝置、變形測(cè)量裝置、電子流量計(jì)等測(cè)量裝置分別測(cè)定、采集土樣在不同水頭差工況下的水頭、土樣形變、流量等參數(shù)，獲得土樣相應(yīng)的滲流場(chǎng)和位移場(chǎng)，進(jìn)而全面表征模擬堤防工程滲透破壞發(fā)展過程。

圖1是本實(shí)用新型堤防工程滲透破壞發(fā)展過程的模型試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型中模型槽內(nèi)放置土樣后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型中模型槽內(nèi)放置土樣后變形測(cè)量裝置測(cè)量土樣表面變形的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、模型槽，2、透水板，3、隔板，4、排水孔，5、進(jìn)水口，6、管道，7、基于單片機(jī)的智能水頭控制系統(tǒng)，8、變形測(cè)量裝置，9、水頭測(cè)量裝置，10、數(shù)據(jù)采集及傳輸模塊，11、電子流量計(jì)，12、計(jì)算機(jī)終端，13、電機(jī)，14、控制箱，15、水頭升降裝置，16、土樣模型，17、壓板，18、百分表。
具體實(shí)施方式
以下結(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)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀了本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的各種等價(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。請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)用新型公開一種堤防工程滲透破壞發(fā)展過程的模型試驗(yàn)裝置，包括具有進(jìn)水口 5的模型槽1、連接進(jìn)水口的基于單片機(jī)的智能水頭控制系統(tǒng)7、位于模型槽I外側(cè)面不同位置的若干水頭測(cè)量裝置9、位于模型槽I內(nèi)的上部不同位置的若干變形測(cè)量裝置8、設(shè)置于模型槽I內(nèi)上游處的透水板2、設(shè)置于模型槽I內(nèi)下游處的隔板3、設(shè)置于隔板3外側(cè)的排水孔4、排水孔4下部接有電子流量計(jì)11。所述基于單片機(jī)的智能水頭控制系統(tǒng)7包括水頭升降裝置15、控制水頭升降裝置15的電機(jī)13及控制電機(jī)13的控制箱14，所述水頭升降裝置15通過管道6連接進(jìn)水口 5。該基于單片機(jī)的智能水頭控制系統(tǒng)7，能夠使施加于土樣的上游水頭自動(dòng)地隨時(shí)間發(fā)生規(guī)律性的變化，以模擬不同水頭差工況下的滲流及滲透破壞情況；智能改變水頭，自動(dòng)化程度高，減少了人為操作帶來的誤差，精確度高。所述水頭測(cè)量裝置9為水壓力傳感器，所述水壓力傳感器通過數(shù)據(jù)采集及傳輸模塊10連接于計(jì)算機(jī)終端12。水壓力傳感器讀數(shù)精度為_，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄滲流過程中每一秒的模型槽I各處的水頭高度。所述電子流 量計(jì)11直接連接于計(jì)算機(jī)終端12,能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、連續(xù)記錄模型試驗(yàn)各時(shí)刻的流量。所述變形測(cè)量裝置8包括百分表18及連接百分表18下方的壓板17，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選在土樣16表面等間距安裝6個(gè)百分表18，壓板17按壓于土樣16表面。所述隔板3可在模型槽I中靠近透水板2或者遠(yuǎn)離透水板2移動(dòng)，從而可以調(diào)整其在模型槽I內(nèi)的位置以改變滲徑長度，可模擬堤防各種水力梯度下的滲透破壞發(fā)展過程，再現(xiàn)各種水力梯度下的堤防工程滲流發(fā)展情況。本實(shí)用新型堤防工程滲透破壞發(fā)展過程的模型試驗(yàn)裝置的工作原理如下:如圖1、圖2、圖3所示，首先在模型槽I中填筑一定干密度、一定高度的某一種或幾種性質(zhì)的土樣16，通過基于單片機(jī)的智能水頭控制系統(tǒng)7向槽內(nèi)緩緩注入清水，使土樣16充分浸水飽和、各測(cè)量裝置排氣飽和。再由智能水頭控制系統(tǒng)7向模型槽I內(nèi)施加隨時(shí)間呈規(guī)律性變化的一定形式的水頭差，模擬堤防工程所受水頭差的作用，在水頭差的作用下，水流經(jīng)過透水板2，在模型槽I內(nèi)土樣16形成滲流場(chǎng)，越過隔板3通過排水孔4排出。水頭測(cè)量裝置9自動(dòng)采集模型槽I內(nèi)不同位置土樣16的水頭數(shù)據(jù)，電子流量計(jì)11實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄整個(gè)滲流發(fā)展過程的流量，得到相應(yīng)的滲流場(chǎng)；定期記錄土樣16表面百分表18的刻度，得到各時(shí)刻土樣16變形情況，進(jìn)而得到對(duì)應(yīng)滲流場(chǎng)的位移場(chǎng)，直至土樣16發(fā)生管涌等滲透破壞，得到滲透破壞時(shí)刻的滲流場(chǎng)、位移場(chǎng)。其中隔板3可左右移動(dòng)，以改變滲徑長度的方式，可模擬堤防各種水力梯度下的滲透破壞發(fā)展過程。綜上所述，本實(shí)用新型具有的有益效果是:(I)能夠模擬和研究不同水頭差工況下堤防工程的滲流場(chǎng)和變形場(chǎng)，準(zhǔn)確再現(xiàn)堤防工程的滲透破壞情況，克服了現(xiàn)有滲透破壞試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置誤差大、尺寸效應(yīng)明顯及精度低等的缺陷。(2)通過調(diào)整試驗(yàn)土樣類型，可以模擬管涌、流砂等典型堤防工程滲透破壞現(xiàn)象。(3)通過基于單片機(jī)的智能水頭控制系統(tǒng)，能夠?qū)ν翗邮┘映Ｋ^及隨時(shí)間規(guī)律性變化的各種形式的變水頭差，以模擬不同水頭差工況下堤防堤身、堤基的滲透破壞。(4)通過改變模型槽隔板位置(滲徑長度)的方式，可模擬堤防各種水力梯度下的滲透破壞發(fā)展過程。本實(shí)用新型適用于堤防工程滲流與滲透破壞的研究，為實(shí)際堤防工程的施工、設(shè)計(jì)等提供指導(dǎo)，也可以作為巖土 工程及水利工程學(xué)科的教學(xué)與科研實(shí)驗(yàn)之用。
權(quán)利要求1.一種堤防工程滲透破壞發(fā)展過程的模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括具有進(jìn)水口的模型槽、連接進(jìn)水口的基于單片機(jī)的智能水頭控制系統(tǒng)、位于模型槽外側(cè)面不同位置的若干水頭測(cè)量裝置、位于模型槽內(nèi)的上部不同位置的若干變形測(cè)量裝置、設(shè)置于模型槽內(nèi)上游處的透水板、設(shè)置于模型槽內(nèi)下游處的安裝隔板、設(shè)置于安裝隔板外側(cè)的排水孔、排水孔下部接有電子流量計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堤防工程滲透破壞發(fā)展過程的模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述基于單片機(jī)的智能水頭控制系統(tǒng)包括水頭升降裝置、控制水頭升降裝置的電機(jī)及控制電機(jī)的控制箱，所述水頭升降裝置通過管道連接進(jìn)水口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堤防工程滲透破壞發(fā)展過程的模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述水頭測(cè)量裝置為水壓力傳感器，所述水壓力傳感器通過數(shù)據(jù)采集及傳輸模塊連接于計(jì)算機(jī)終端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堤防工程滲透破壞發(fā)展過程的模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述變形測(cè)量裝置包括百分表及連接百分表下方的壓板。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的堤防工程滲透破壞發(fā)展過程的模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述電子流量計(jì)連接于計(jì)算機(jī)終端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堤防工程滲透破壞發(fā)展過程的模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述隔板可在模型槽中靠近透·水板或者遠(yuǎn)離透水板移動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種堤防工程滲透破壞發(fā)展過程的模型試驗(yàn)裝置，其特征在于包括具有進(jìn)水口的模型槽、連接進(jìn)水口的基于單片機(jī)的智能水頭控制系統(tǒng)、位于模型槽外側(cè)面不同位置的若干水頭測(cè)量裝置、位于模型槽內(nèi)的上部不同位置的若干變形測(cè)量裝置、設(shè)置于模型槽內(nèi)上游處的透水板、設(shè)置于模型槽內(nèi)下游處的安裝隔板、設(shè)置于安裝隔板外側(cè)的排水孔、排水孔下部接有電子流量計(jì)。通過改變模型槽隔板位置的方式，可模擬堤防各種水力梯度下的滲透破壞發(fā)展過程。它適用于堤防工程滲流與滲透破壞的研究，為實(shí)際堤防工程的施工、設(shè)計(jì)等提供指導(dǎo)，也可以作為巖土工程及水利工程學(xué)科的教學(xué)與科研實(shí)驗(yàn)之用。
文檔編號(hào)E02B1/02GK203096683SQ20132007674
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月18日
發(fā)明者趙敬川, 陳亮, 詹瀘成, 黃德文, 趙小龍, 夏冰冰 申請(qǐng)人:河海大學(xué)