本發(fā)明涉及質(zhì)量稱重領(lǐng)域，具體涉及一種對由于管涌而產(chǎn)生的顆粒流失質(zhì)量進(jìn)行實時測定的用于細(xì)顆粒收集及重量量測的水砂分離裝置及其測試方法。

背景技術(shù)：

管涌是指在滲流作用下，填充在土體骨架孔隙中的細(xì)顆粒被水帶走并形成滲流通道的現(xiàn)象。目前的研究表明，隨著管涌的發(fā)生，土體的宏觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)特性及其內(nèi)部應(yīng)力都會發(fā)生改變。它是一種涉及孔隙水流動、顆粒運移、多孔介質(zhì)變形等多復(fù)雜力學(xué)行為的現(xiàn)象。

在汛期，堤壩發(fā)生管涌是常見險情之一。因此有必要對管涌機(jī)理做進(jìn)一步研究。但現(xiàn)階段針對管涌機(jī)理研究的試驗裝置沒有或很少能夠?qū)苡堪l(fā)生時的顆粒流失質(zhì)量進(jìn)行實時測定，導(dǎo)致管涌試驗時，在對管涌發(fā)展程度的掌握，以及對管涌程度與土體應(yīng)力狀態(tài)和土體強(qiáng)度之間動態(tài)關(guān)系的研究等方面存在困難，已成為對管涌機(jī)理做進(jìn)一步研究亟需解決的一個技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明旨于提供一種能夠解決動態(tài)精確記錄試驗過程中實時發(fā)生的顆粒流失量的用于細(xì)顆粒收集及重量量測的水砂分離裝置及其測試方法。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于細(xì)顆粒收集及重量量測的水砂分離裝置，包括外水箱和內(nèi)水箱；所述外水箱包括外筒體、外水箱蓋和底座，內(nèi)水箱設(shè)在外水箱內(nèi)、與外水箱共用同一底座；外水箱和內(nèi)水箱之間的空間形成排水室；內(nèi)水箱包括內(nèi)水箱蓋和內(nèi)筒體；內(nèi)筒體內(nèi)設(shè)有碗形漏斗、拉力傳感器和紗網(wǎng)接盤，碗形漏斗頂端與內(nèi)水箱蓋相接；拉力傳感器頂端與碗形漏斗內(nèi)的內(nèi)水箱蓋相接，底端穿出碗形漏斗底部伸入內(nèi)筒體內(nèi)，紗網(wǎng)接盤與拉力傳感器底端相接；內(nèi)筒體上設(shè)有溢水口；外水箱蓋上設(shè)有水砂進(jìn)入口和出氣口，水砂進(jìn)入口穿過外水箱蓋和內(nèi)水箱蓋伸入碗形漏斗內(nèi)；外水箱和內(nèi)水箱之間的底座上設(shè)有出水口。

工作原理：本發(fā)明用于細(xì)顆粒收集及重量量測的水砂分離裝置，通過碗形漏斗和紗網(wǎng)接盤，有效的避免了水流在重力作用下的動量給拉力傳感器測量砂土顆粒的質(zhì)量帶來的干擾，通過拉力傳感器直接測量砂土的浮重量，從而實時、精確的反映了砂土流失量的大小及累計過程。

優(yōu)選，所述外筒體和內(nèi)筒體均為圓桶狀空腔結(jié)構(gòu)。

所述底座、外水箱蓋外徑大于外筒體外徑，內(nèi)水箱蓋外徑大于內(nèi)筒體外徑；外筒體外圍的底座與外水箱蓋之間均勻設(shè)有兩個以上外水箱固定螺桿，內(nèi)筒體外圍的底座與內(nèi)水箱蓋之間均勻設(shè)有兩個以上內(nèi)水箱固定螺桿；能增強(qiáng)外水箱蓋和內(nèi)水箱蓋的穩(wěn)定性。

所述底座底面均勻設(shè)有三個以上支撐座，能使底座與底面之間具有空間，便于出水口排水。

所述外筒體和內(nèi)筒體均為有機(jī)玻璃材質(zhì)，能便于觀察裝置內(nèi)部情況。

優(yōu)選，所述水砂進(jìn)入口孔徑為8-12mm，出水口和氣壓孔的孔徑為4-6mm。

優(yōu)選，所述紗網(wǎng)接盤的紗網(wǎng)孔徑為0.075mm-0.1mm。

優(yōu)選，所述拉力傳感器采用yhc-101拉壓傳感器，量程為5-30kg。

優(yōu)選，所述外筒體直徑為180-200mm；內(nèi)筒體直徑為150-170mm。

上述用于細(xì)顆粒收集及重量量測的水砂分離裝置的測試方法，包括以下步驟：

1)、通過水砂進(jìn)入口向內(nèi)筒體內(nèi)注入清水試流，仿照滲透變形試驗出水口的水流流速；

2)、在步驟1)的基礎(chǔ)上進(jìn)行傳感器調(diào)零；因細(xì)顆粒收集及重量量測的水砂分離裝置在水中有一定的初始重量，且向內(nèi)筒體內(nèi)注水時，水面的波動對測量細(xì)顆粒的重量也有一定影響，故對傳感器進(jìn)行調(diào)零；

3)、調(diào)零后通過水砂進(jìn)入口向內(nèi)筒體內(nèi)的碗形漏斗內(nèi)注入水砂混合水體，水砂混合水體通過碗形漏斗底部的出口流向紗網(wǎng)接盤，紗網(wǎng)接盤將水砂混合水體內(nèi)的細(xì)顆粒砂過濾下來，此時拉力傳感器所測重量即為滲透試驗沖刷出的細(xì)顆粒砂的浮重；內(nèi)筒體內(nèi)的水體過量時通過溢流口流入排水室，最后從出水口排出；

4)、讀取傳感器上的讀數(shù)并進(jìn)行換算；試驗所需測量的細(xì)顆粒砂的重量與拉力傳感器測得的細(xì)顆粒砂的浮重存在以下?lián)Q算關(guān)系：

本發(fā)明未提及的技術(shù)均為現(xiàn)有技術(shù)。

有益效果：本發(fā)明用于細(xì)顆粒收集及重量量測的水砂分離裝置及其測試方法，裝置設(shè)計新穎，能有效解決入水口水流流速對細(xì)顆粒重量測量的影響，能夠收集滲透試驗中沖刷出的細(xì)顆粒；能夠?qū)崟r測得滲透試驗沖刷出的細(xì)顆粒的重量及實現(xiàn)試驗過程中數(shù)據(jù)自動記錄處理。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于細(xì)顆粒收集及重量量測的水砂分離裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖中：1為外水箱固定螺桿、2為外水箱蓋、3為水砂進(jìn)入口、4為出氣口、5為內(nèi)水箱蓋、6為拉力傳感器、7為內(nèi)水箱固定螺桿、8為內(nèi)筒體、9為排水室、10為溢水口、11為碗形漏斗、12為紗網(wǎng)接盤、13為底座、14為出水口、15為支撐座、16為外筒體。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。

實施例1

如圖1-2所示，一種用于細(xì)顆粒收集及重量量測的水砂分離裝置，包括外水箱和內(nèi)水箱；所述外水箱包括外筒體、外水箱蓋和底座，內(nèi)水箱設(shè)在外水箱內(nèi)、與外水箱共用同一底座；外水箱和內(nèi)水箱之間的空間形成排水室；內(nèi)水箱包括內(nèi)水箱蓋和內(nèi)筒體；內(nèi)筒體內(nèi)設(shè)有碗形漏斗、拉力傳感器和紗網(wǎng)接盤，碗形漏斗頂端與內(nèi)水箱蓋相接；拉力傳感器頂端與碗形漏斗內(nèi)的內(nèi)水箱蓋相接，底端穿出碗形漏斗底部伸入內(nèi)筒體內(nèi)，紗網(wǎng)接盤與拉力傳感器底端相接；內(nèi)筒體上設(shè)有溢水口；外水箱蓋上設(shè)有水砂進(jìn)入口和出氣口，水砂進(jìn)入口穿過外水箱蓋和內(nèi)水箱蓋伸入碗形漏斗內(nèi)；外水箱和內(nèi)水箱之間的底座上設(shè)有出水口；外筒體和內(nèi)筒體均為圓桶狀空腔結(jié)構(gòu)；底座、外水箱蓋外徑大于外筒體外徑，內(nèi)水箱蓋外徑大于內(nèi)筒體外徑；外筒體外圍的底座與外水箱蓋之間均勻設(shè)有兩個以上外水箱固定螺桿，內(nèi)筒體外圍的底座與內(nèi)水箱蓋之間均勻設(shè)有兩個以上內(nèi)水箱固定螺桿；底座底面均勻設(shè)有三個以上支撐座；外筒體和內(nèi)筒體均為有機(jī)玻璃材質(zhì)；水砂進(jìn)入口孔徑為10mm，出水口和氣壓孔的孔徑為5mm；紗網(wǎng)接盤的紗網(wǎng)孔徑為0.08mm；拉力傳感器采用yhc-101拉壓傳感器，量程為15kg；外筒體直徑為190mm；內(nèi)筒體直徑為160mm。

用于細(xì)顆粒收集及重量量測的水砂分離裝置的測試方法，包括以下步驟：

1)、通過水砂進(jìn)入口向內(nèi)筒體內(nèi)注入清水試流，仿照滲透變形試驗出水口的水流流速；

2)、在步驟1)的基礎(chǔ)上進(jìn)行傳感器調(diào)零；因細(xì)顆粒收集及重量量測的水砂分離裝置在水中有一定的初始重量，且向內(nèi)筒體內(nèi)注水時，水面的波動對測量細(xì)顆粒的重量也有一定影響，故對傳感器進(jìn)行調(diào)零；

3)、調(diào)零后通過水砂進(jìn)入口向內(nèi)筒體內(nèi)的碗形漏斗內(nèi)注入水砂混合水體，水砂混合水體通過碗形漏斗底部的出口流向紗網(wǎng)接盤，紗網(wǎng)接盤將水砂混合水體內(nèi)的細(xì)顆粒砂過濾下來，此時拉力傳感器所測重量即為滲透試驗沖刷出的細(xì)顆粒砂的浮重；內(nèi)筒體內(nèi)的水體過量時通過溢流口流入排水室，最后從出水口排出；

4)、讀取傳感器上的讀數(shù)并進(jìn)行換算；試驗所需測量的細(xì)顆粒砂的重量與拉力傳感器測得的細(xì)顆粒砂的浮重存在以下?lián)Q算關(guān)系：

本發(fā)明用于細(xì)顆粒收集及重量量測的水砂分離裝置，通過碗形漏斗和紗網(wǎng)接盤，有效的避免了水流在重力作用下的動量給拉力傳感器測量砂土顆粒的質(zhì)量帶來的干擾，通過拉力傳感器直接測量砂土的浮重量，從而實時、精確的反映了砂土流失量的大小及累計過程。本發(fā)明用于細(xì)顆粒收集及重量量測的水砂分離裝置及其測試方法，裝置設(shè)計新穎，能有效解決入水口水流流速對細(xì)顆粒重量測量的影響，能夠收集滲透試驗中沖刷出的細(xì)顆粒；能夠?qū)崟r測得滲透試驗沖刷出的細(xì)顆粒的重量及實現(xiàn)試驗過程中數(shù)據(jù)自動記錄處理。

實施例2

與實施例1基本相同，所不同的是：水砂進(jìn)入口孔徑為8mm，出水口和氣壓孔的孔徑為4mm；紗網(wǎng)接盤的紗網(wǎng)孔徑為0.075mm；拉力傳感器采用yhc-101拉壓傳感器，量程為5kg；外筒體直徑為180mm；內(nèi)筒體直徑為150mm。

實施例3

與實施例1基本相同，所不同的是：水砂進(jìn)入口孔徑為12mm，出水口和氣壓孔的孔徑為6mm；紗網(wǎng)接盤的紗網(wǎng)孔徑為0.1mm；拉力傳感器采用yhc-101拉壓傳感器，量程為30kg；外筒體直徑為200mm；內(nèi)筒體直徑為170mm。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對各設(shè)施位置進(jìn)行調(diào)整，這些調(diào)整也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。