本實(shí)用新型屬于管涌現(xiàn)象的試驗(yàn)裝置，尤其涉及一種測(cè)定不同地基壓實(shí)度下海堤工程管涌現(xiàn)象的試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

管涌等滲透破壞在海堤工程中非常普遍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由滲透破壞造成的險(xiǎn)情約占總險(xiǎn)情的70％，除漫頂險(xiǎn)情外，海堤潰口險(xiǎn)情幾乎全部是管涌等滲透破壞所致。故海堤工程的管涌等滲透破壞問(wèn)題已經(jīng)受到了學(xué)術(shù)及工程界的普遍關(guān)注。

申請(qǐng)?zhí)枮?01310052803.7，名稱為“一種研究海堤工程管涌現(xiàn)象的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法”的發(fā)明專利公開(kāi)了一種研究海堤工程管涌現(xiàn)象的試驗(yàn)裝置，該試驗(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、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)下游處的隔板、設(shè)置于隔板外側(cè)的排水孔、排水孔下部接有電子流量計(jì)。所述裝置通過(guò)基于單片機(jī)的智能水頭控制系統(tǒng)使施加于土樣的水頭差隨時(shí)間呈正弦曲線變化，模擬海浪、潮汐等循環(huán)漲落水流對(duì)海堤工程的沖擊作用，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。

然而，實(shí)際工程中，海堤工程工后地基的壓實(shí)程度對(duì)管涌的發(fā)展也有著有較大的影響，因此在控制模擬條件時(shí)應(yīng)考慮壓實(shí)程度的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型的目的：本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠?qū)Φ鼗Ｐ瓦M(jìn)行加壓，且對(duì)地基模型壓實(shí)程度的進(jìn)行定量控制的海堤工程管涌現(xiàn)象的試驗(yàn)裝置。

技術(shù)方案：本實(shí)用新型測(cè)定不同地基壓實(shí)度下海堤工程管涌現(xiàn)象的試驗(yàn)裝置，包括模型槽，設(shè)于該模型槽下游端內(nèi)的可移動(dòng)透水箱，該可移動(dòng)透水箱的四周與所述模型槽的內(nèi)壁貼合，設(shè)于該模型槽側(cè)壁不同位置的水頭測(cè)量裝置，與該模型槽上游端相連通的緩沖室，該緩沖室的另一端與帶有進(jìn)水口的上游進(jìn)水室相連通，該進(jìn)水口通過(guò)進(jìn)水管使得上游進(jìn)水室與基于單片機(jī)的智能水頭控制系統(tǒng)相連接，所述模型槽的下游端壁上設(shè)有用于推動(dòng)所述可移動(dòng)頭水箱前后移動(dòng)的推進(jìn)裝置。優(yōu)選的，本發(fā)明的緩沖室內(nèi)填充有卵石；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(guò)管道連接進(jìn)水口。

進(jìn)一步說(shuō)，本發(fā)明模型槽的外側(cè)壁上設(shè)有用于測(cè)量可移動(dòng)透水箱移動(dòng)距離的刻度，所述可移動(dòng)透水箱內(nèi)填充有卵石，其上下游端的圍板為透水板，其中，靠近模型槽下游端的透水板上設(shè)有交叉的T型截面鋼結(jié)構(gòu)，交叉點(diǎn)為倒圓錐形的凹槽。

更進(jìn)一步說(shuō)，本發(fā)明的推進(jìn)裝置包括螺栓及螺母，其中，螺栓與可移動(dòng)透水箱接觸的一端為圓錐形，其與透水板上的交叉點(diǎn)相吻合，用于抵住可移動(dòng)透水箱，螺母為十字軸螺母，所述螺栓通過(guò)擰動(dòng)該十字螺母進(jìn)行旋入和退出，而十字螺母形似十字軸承，通過(guò)其上下左右四個(gè)接口插入鋼棍，增大力矩而便于擰動(dòng)螺母。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的顯著優(yōu)點(diǎn)為：該裝置通過(guò)采用可移動(dòng)透水箱，并通過(guò)推進(jìn)系統(tǒng)對(duì)地基模型均勻地進(jìn)行加壓，以模擬不同地基壓實(shí)度下的海堤工程，且通過(guò)在模型槽外側(cè)設(shè)置水平向毫米精度刻度來(lái)測(cè)讀移動(dòng)距離，并能夠通過(guò)以下推導(dǎo)公式換算成孔隙比并以此表征壓實(shí)程度：

已知槽體底面積S、土樣的土粒比重G_s＝2.65及4℃時(shí)純水密度ρ_w

∵

∴

∵土樣在飽和狀態(tài)下V_v＝V_w，且V＝SH

∵密實(shí)度可由孔隙率n表示

$n=\frac{V_v}{V}=\frac{V-V_s}{V}=1-\frac{m_s}{{\mathrm{SHG}}_s{\mathrm{\ρ}}_w}$

∴只需要量測(cè)得到m_s和H的數(shù)值即可得到孔隙比，從而表示密實(shí)度。

式中:ρ_s-土粒密度；V_s-土粒所占體積；m_s-土粒質(zhì)量；H-土樣高度；V_v-孔隙體積；V_w-孔隙水體積；V-土的總體積；S-底板表面積。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是可移動(dòng)透水箱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是十字軸螺母結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、模型槽，2、可移動(dòng)透水板，3、水頭測(cè)量裝置，4、緩沖室，5、上游進(jìn)水室，6、進(jìn)水管，7、智能水頭控制系統(tǒng)，8、推進(jìn)裝置，9、螺栓，10、螺母，11、水頭升降裝置，12、電機(jī)，13、控制箱，14、計(jì)算機(jī)終端，15、數(shù)據(jù)采集及傳輸模塊，16、電子流量計(jì)，17、管涌口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明測(cè)量不同地基壓實(shí)度下海堤工程管涌現(xiàn)象的試驗(yàn)裝置，其特征在于：包括模型槽1，設(shè)于該模型槽1下游端內(nèi)的可移動(dòng)透水箱2，該可移動(dòng)透水箱2的四周與所述模型槽1的內(nèi)壁貼合，設(shè)于該模型槽1側(cè)壁不同位置的水頭測(cè)量裝置3，與該模型槽1上游端相連通的緩沖室4，該緩沖室4內(nèi)填充有卵石，能夠緩沖水流，所述緩沖室4的另一端與帶有進(jìn)水口的上游進(jìn)水室5相連通，該進(jìn)水口通過(guò)進(jìn)水管6使得上游進(jìn)水室5與基于單片機(jī)的智能水頭控制系統(tǒng)7相連接，該智能水頭控制系統(tǒng)7包括水頭升降裝置11、控制水頭升降裝置的電機(jī)12及控制電機(jī)的控制箱13，所述模型槽1的下游端壁上設(shè)有用于推動(dòng)所述可移動(dòng)透水箱2的推進(jìn)裝置8。

其中，所述模型槽1外側(cè)設(shè)置水平向毫米精度刻度來(lái)測(cè)讀可移動(dòng)透水箱2的移動(dòng)距離；所述可移動(dòng)透水箱2內(nèi)填充有卵石，其上下游端的圍板為透水板，其中，如圖2所示，靠近模型槽1下游端的透水板上設(shè)有交叉的T型截面鋼結(jié)構(gòu)，交叉點(diǎn)為倒圓錐形的凹槽，其與設(shè)于模型槽1的下游端壁上的推進(jìn)裝置8相接觸，該推進(jìn)裝置8包括螺栓9及螺母10，其中，所述螺栓9在下游端壁平面內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，且其與可移動(dòng)透水箱2接觸的一端為圓錐形，與透水板上的交叉點(diǎn)相吻合，而所述的螺母10為十字軸螺母，該螺母固定于下游端壁上，如圖3所示，該十字軸螺母有四個(gè)接口用于插入鋼棍，加大力臂；所述的水頭測(cè)量裝置3為水壓力傳感器，該水壓力傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)采集及傳輸模塊15連接于計(jì)算機(jī)終端14，且該水壓力傳感器讀數(shù)精度為毫米，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)記錄滲流過(guò)程中每一秒的模型槽1各處的水頭高度；所述模型槽1的下游端還設(shè)有與計(jì)算機(jī)終端14直接連接的電子流量計(jì)16，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)、連續(xù)記錄模型試驗(yàn)各時(shí)刻的流量。

本實(shí)用新型的實(shí)施過(guò)程如下：使用時(shí)，水流通過(guò)智能水頭控制系統(tǒng)經(jīng)進(jìn)水管和進(jìn)水口進(jìn)入上游進(jìn)水室，模型槽下游端圍板上的出水口暫時(shí)關(guān)閉；在模型槽內(nèi)分層拋填土樣，確認(rèn)填滿整個(gè)槽體之后，密封模型槽，讀數(shù)記錄模型槽初始位置；打開(kāi)出水口，將鋼棍插入十字軸螺母，手動(dòng)使其轉(zhuǎn)動(dòng)，可移動(dòng)透水箱向前推進(jìn)，模型體積減小，當(dāng)達(dá)到預(yù)定移動(dòng)距離時(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，再由智能水頭控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水頭的變化，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中水頭測(cè)量裝置自動(dòng)采集模型槽內(nèi)不同位置的水頭數(shù)據(jù)，電子流量計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄整個(gè)滲流發(fā)展過(guò)程的流量，得到相應(yīng)的滲流場(chǎng)。

綜上所述，該裝置能在原有的模擬海堤工程各種水力梯度下的管涌發(fā)展過(guò)程之上模擬不同地基壓實(shí)度下的管涌過(guò)程，利于對(duì)堤防管涌的試驗(yàn)研究。