CN107084903A - 用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置及其测试方法，装置包括外水箱和内水箱；外水箱包括外筒体、外水箱盖和底座，内水箱设在外水箱内、与外水箱共用同一底座；外水箱和内水箱之间的空间形成排水室；内水箱包括内水箱盖和内筒体；内筒体内设有碗形漏斗、拉力传感器和纱网接盘，内筒体上设有溢水口；外水箱盖上设有水砂进入口和出气口，水砂进入口穿过外水箱盖和内水箱盖伸入碗形漏斗内；外水箱和内水箱之间的底座上设有出水口。本发明设计新颖，能有效解决入水口水流流速对细颗粒重量测量的影响，能够收集渗透试验中冲刷出的细颗粒；能够实时测得渗透试验冲刷出的细颗粒的重量及实现试验过程中数据自动记录处理。
Description
技术领域
本发明涉及质量称重领域，具体涉及一种对由于管涌而产生的颗粒流失质量进行实时测定的用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置及其测试方法。
背景技术
管涌是指在渗流作用下，填充在土体骨架孔隙中的细颗粒被水带走并形成渗流通道的现象。目前的研究表明，随着管涌的发生，土体的宏观结构、力学特性及其内部应力都会发生改变。它是一种涉及孔隙水流动、颗粒运移、多孔介质变形等多复杂力学行为的现象。
在汛期，堤坝发生管涌是常见险情之一。因此有必要对管涌机理做进一步研究。但现阶段针对管涌机理研究的试验装置没有或很少能够对管涌发生时的颗粒流失质量进行实时测定，导致管涌试验时，在对管涌发展程度的掌握，以及对管涌程度与土体应力状态和土体强度之间动态关系的研究等方面存在困难，已成为对管涌机理做进一步研究亟需解决的一个技术问题。
发明内容
发明目的：为克服现有技术不足，本发明旨于提供一种能够解决动态精确记录试验过程中实时发生的颗粒流失量的用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置及其测试方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置，包括外水箱和内水箱；所述外水箱包括外筒体、外水箱盖和底座，内水箱设在外水箱内、与外水箱共用同一底座；外水箱和内水箱之间的空间形成排水室；内水箱包括内水箱盖和内筒体；内筒体内设有碗形漏斗、拉力传感器和纱网接盘，碗形漏斗顶端与内水箱盖相接；拉力传感器顶端与碗形漏斗内的内水箱盖相接，底端穿出碗形漏斗底部伸入内筒体内，纱网接盘与拉力传感器底端相接；内筒体上设有溢水口；外水箱盖上设有水砂进入口和出气口，水砂进入口穿过外水箱盖和内水箱盖伸入碗形漏斗内；外水箱和内水箱之间的底座上设有出水口。
工作原理：本发明用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置，通过碗形漏斗和纱网接盘，有效的避免了水流在重力作用下的动量给拉力传感器测量砂土颗粒的质量带来的干扰，通过拉力传感器直接测量砂土的浮重量，从而实时、精确的反映了砂土流失量的大小及累计过程。
优选，所述外筒体和内筒体均为圆桶状空腔结构。
所述底座、外水箱盖外径大于外筒体外径，内水箱盖外径大于内筒体外径；外筒体外围的底座与外水箱盖之间均匀设有两个以上外水箱固定螺杆，内筒体外围的底座与内水箱盖之间均匀设有两个以上内水箱固定螺杆；能增强外水箱盖和内水箱盖的稳定性。
所述底座底面均匀设有三个以上支撑座，能使底座与底面之间具有空间，便于出水口排水。
所述外筒体和内筒体均为有机玻璃材质，能便于观察装置内部情况。
优选，所述水砂进入口孔径为8-12mm，出水口和气压孔的孔径为4-6mm。
优选，所述纱网接盘的纱网孔径为0.075mm-0.1mm。
优选，所述拉力传感器采用YHC-101拉压传感器，量程为5-30kg。
优选，所述外筒体直径为180-200mm；内筒体直径为150-170mm。
上述用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置的测试方法，包括以下步骤：
1)、通过水砂进入口向内筒体内注入清水试流，仿照渗透变形试验出水口的水流流速；
2)、在步骤1)的基础上进行传感器调零；因细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置在水中有一定的初始重量，且向内筒体内注水时，水面的波动对测量细颗粒的重量也有一定影响，故对传感器进行调零；
3)、调零后通过水砂进入口向内筒体内的碗形漏斗内注入水砂混合水体，水砂混合水体通过碗形漏斗底部的出口流向纱网接盘，纱网接盘将水砂混合水体内的细颗粒砂过滤下来，此时拉力传感器所测重量即为渗透试验冲刷出的细颗粒砂的浮重；内筒体内的水体过量时通过溢流口流入排水室，最后从出水口排出；
4)、读取传感器上的读数并进行换算；试验所需测量的细颗粒砂的重量与拉力传感器测得的细颗粒砂的浮重存在以下换算关系：
本发明未提及的技术均为现有技术。
有益效果：本发明用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置及其测试方法，装置设计新颖，能有效解决入水口水流流速对细颗粒重量测量的影响，能够收集渗透试验中冲刷出的细颗粒；能够实时测得渗透试验冲刷出的细颗粒的重量及实现试验过程中数据自动记录处理。
附图说明
图1为本发明用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置的整体结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图中：1为外水箱固定螺杆、2为外水箱盖、3为水砂进入口、4为出气口、5为内水箱盖、6为拉力传感器、7为内水箱固定螺杆、8为内筒体、9为排水室、10为溢水口、11为碗形漏斗、12为纱网接盘、13为底座、14为出水口、15为支撑座、16为外筒体。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
如图1-2所示，一种用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置，包括外水箱和内水箱；所述外水箱包括外筒体、外水箱盖和底座，内水箱设在外水箱内、与外水箱共用同一底座；外水箱和内水箱之间的空间形成排水室；内水箱包括内水箱盖和内筒体；内筒体内设有碗形漏斗、拉力传感器和纱网接盘，碗形漏斗顶端与内水箱盖相接；拉力传感器顶端与碗形漏斗内的内水箱盖相接，底端穿出碗形漏斗底部伸入内筒体内，纱网接盘与拉力传感器底端相接；内筒体上设有溢水口；外水箱盖上设有水砂进入口和出气口，水砂进入口穿过外水箱盖和内水箱盖伸入碗形漏斗内；外水箱和内水箱之间的底座上设有出水口；外筒体和内筒体均为圆桶状空腔结构；底座、外水箱盖外径大于外筒体外径，内水箱盖外径大于内筒体外径；外筒体外围的底座与外水箱盖之间均匀设有两个以上外水箱固定螺杆，内筒体外围的底座与内水箱盖之间均匀设有两个以上内水箱固定螺杆；底座底面均匀设有三个以上支撑座；外筒体和内筒体均为有机玻璃材质；水砂进入口孔径为10mm，出水口和气压孔的孔径为5mm；纱网接盘的纱网孔径为0.08mm；拉力传感器采用YHC-101拉压传感器，量程为15kg；外筒体直径为190mm；内筒体直径为160mm。
用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置的测试方法，包括以下步骤：
1)、通过水砂进入口向内筒体内注入清水试流，仿照渗透变形试验出水口的水流流速；
2)、在步骤1)的基础上进行传感器调零；因细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置在水中有一定的初始重量，且向内筒体内注水时，水面的波动对测量细颗粒的重量也有一定影响，故对传感器进行调零；
3)、调零后通过水砂进入口向内筒体内的碗形漏斗内注入水砂混合水体，水砂混合水体通过碗形漏斗底部的出口流向纱网接盘，纱网接盘将水砂混合水体内的细颗粒砂过滤下来，此时拉力传感器所测重量即为渗透试验冲刷出的细颗粒砂的浮重；内筒体内的水体过量时通过溢流口流入排水室，最后从出水口排出；
4)、读取传感器上的读数并进行换算；试验所需测量的细颗粒砂的重量与拉力传感器测得的细颗粒砂的浮重存在以下换算关系：
本发明用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置，通过碗形漏斗和纱网接盘，有效的避免了水流在重力作用下的动量给拉力传感器测量砂土颗粒的质量带来的干扰，通过拉力传感器直接测量砂土的浮重量，从而实时、精确的反映了砂土流失量的大小及累计过程。本发明用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置及其测试方法，装置设计新颖，能有效解决入水口水流流速对细颗粒重量测量的影响，能够收集渗透试验中冲刷出的细颗粒；能够实时测得渗透试验冲刷出的细颗粒的重量及实现试验过程中数据自动记录处理。
实施例2
与实施例1基本相同，所不同的是：水砂进入口孔径为8mm，出水口和气压孔的孔径为4mm；纱网接盘的纱网孔径为0.075mm；拉力传感器采用YHC-101拉压传感器，量程为5kg；外筒体直径为180mm；内筒体直径为150mm。
实施例3
与实施例1基本相同，所不同的是：水砂进入口孔径为12mm，出水口和气压孔的孔径为6mm；纱网接盘的纱网孔径为0.1mm；拉力传感器采用YHC-101拉压传感器，量程为30kg；外筒体直径为200mm；内筒体直径为170mm。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对各设施位置进行调整，这些调整也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置，其特征在于：包括外水箱和内水箱；所述外水箱包括外筒体、外水箱盖和底座，内水箱设在外水箱内、与外水箱共用同一底座；外水箱和内水箱之间的空间形成排水室；内水箱包括内水箱盖和内筒体；内筒体内设有碗形漏斗、拉力传感器和纱网接盘，碗形漏斗顶端与内水箱盖相接；拉力传感器顶端与碗形漏斗内的内水箱盖相接，底端穿出碗形漏斗底部伸入内筒体内，纱网接盘与拉力传感器底端相接；内筒体上设有溢水口；外水箱盖上设有水砂进入口和出气口，水砂进入口穿过外水箱盖和内水箱盖伸入碗形漏斗内；外水箱和内水箱之间的底座上设有出水口。
2.如权利要求1所述的用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置，其特征在于：所述外筒体和内筒体均为圆桶状空腔结构。
3.如权利要求2所述的用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置，其特征在于：所述底座、外水箱盖外径大于外筒体外径，内水箱盖外径大于内筒体外径；外筒体外围的底座与外水箱盖之间均匀设有两个以上外水箱固定螺杆，内筒体外围的底座与内水箱盖之间均匀设有两个以上内水箱固定螺杆。
4.如权利要求1所述的用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置，其特征在于：所述底座底面均匀设有三个以上支撑座。
5.如权利要求1-4任意一项所述的用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置，其特征在于：所述外筒体和内筒体均为有机玻璃材质。
6.如权利要求1-4任意一项所述的用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置，其特征在于：所述水砂进入口孔径为8-12mm，出水口和气压孔的孔径为4-6mm。
7.如权利要求1-4任意一项所述的用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置，其特征在于：所述纱网接盘的纱网孔径为0.075mm-0.1mm。
8.如权利要求1-4任意一项所述的用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置，其特征在于：所述拉力传感器采用YHC-101拉压传感器，量程为5-30kg。
9.如权利要求1-4任意一项所述的用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置，其特征在于：所述外筒体直径为180-200mm；内筒体直径为150-170mm。
10.权利要求1-9任意一项所述的用于细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)、通过水砂进入口向内筒体内注入清水试流，仿照渗透变形试验出水口的水流流速；
2)、在步骤1)的基础上进行传感器调零；因细颗粒收集及重量量测的水砂分离装置在水中有一定的初始重量，且向内筒体内注水时，水面的波动对测量细颗粒的重量也有一定影响，故对传感器进行调零；
3)、调零后通过水砂进入口向内筒体内的碗形漏斗内注入水砂混合水体，水砂混合水体通过碗形漏斗底部的出口流向纱网接盘，纱网接盘将水砂混合水体内的细颗粒砂过滤下来，此时拉力传感器所测重量即为渗透试验冲刷出的细颗粒砂的浮重；内筒体内的水体过量时通过溢流口流入排水室，最后从出水口排出；
4)、读取传感器上的读数并进行换算；试验所需测量的细颗粒砂的重量与拉力传感器测得的细颗粒砂的浮重存在以下换算关系：
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170822 |