CN108955496A - 一种泥沙水下休止角测定仪及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泥沙水下休止角测定仪及其使用方法，包括透明主箱体、加沙槽、刻度线、承接板，所述透明主箱体形状为无盖长方体，所述加沙槽与透明主箱体一体成型，位于透明主箱体底面较短边长所在的侧面上，所述加沙槽是侧面为圆弧面的槽，加沙槽的长度与透明主箱体底面宽度相匹配，加沙槽底部与透明主箱体连接部位，开有条形缝，所述刻度线位于透明主箱体的与加沙槽所在侧面相邻的两个侧面的外表面上，这两个侧面上各有两根平行的竖直刻度线，两平行刻度线的水平间距B为定值，出厂时已标定在透明主箱体上，所述承接板固接于透明主箱体内边缘，上表面粘附有表面粗糙的橡胶防滑垫,本发明结构简单，造价低廉，操作简便。
Description
技术领域
本发明涉及泥沙物理参数测量领域，具体涉及一种泥沙水下休止角测定仪及其使用方法。
背景技术
泥沙水下休止角是指处于水面下的泥沙颗粒在重力、浮力以及摩擦力等的综合作用下，可以形成一定角度的倾斜面而不坍塌，这个角度为水下休止角。水下休止角是泥沙颗粒的一个重要参数，在现实中有广泛的应用，如坝前冲刷漏斗的角度问题、护岸工程中岸坡的稳定问题、航道挖槽的优化问题、渠道的最优断面设计等问题。
现常采用的泥沙水下休止角测量方法有自然落淤法和圆盘法。自然落淤法是首先将泡沫容器安置在水平桌面上，在底部挖出一小坑，使固定测杆的螺丝及螺帽陷入其中，使圆盘能紧贴容器底部放置，再取一大塑料袋，在侧面扎数个小孔，装满水，放到容器内，然后将休止角仪放置到固定位置，将沙样通过漏斗沿测杆漏下，使之在圆盘上堆积成丘，待堆积坡面稳定后，刮去边圈上及圆盘周围的泥沙，坡面再次稳定后，从塑料袋壁外将水慢慢吸出，使水位平稳下降，待沙丘顶部接近水面时读出测杆上的高度读数，即可算出坡面角度，观测完毕，将休止角仪提出水面，把堆积的沙样倒回样品袋中，然后取出塑料袋，回收落到袋底的沙样，依此过程重复实验。圆盘法是通过金属圆盘，在水下堆满泥沙，然后缓慢将圆盘抬升出水面，盘上泥沙能够保持稳定的形态后，测量沙堆的顶部至圆盘顶部的高程，然后通过沙堆高程和圆盘半径，即得到泥沙水下休止角。自然落淤法步骤较为繁琐粗糙，操作中容易对泥沙锥体形态造成干扰影响精度；圆盘法从其装置来看，沙浆从高处经软管流下，管口处容易形成射流破坏泥沙锥体坡面形态，因此也会对测量结果造成影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种泥沙水下休止角测定仪及其使用方法，适用于测量泥沙的水下休止角，设备结构简单，造价低廉，操作简便。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种泥沙水下休止角测定仪，包括透明主箱体、加沙槽、刻度线、承接板，所述透明主箱体形状为无盖长方体，所述加沙槽与透明主箱体一体成型，位于透明主箱体底面较短边长所在的侧面上，所述加沙槽是侧面为圆弧面的槽，加沙槽的长度与透明主箱体底面宽度相匹配，加沙槽底部与透明主箱体连接部位，开有条形缝，便于泥沙从加沙槽滑入透明主箱体，所述透明主箱体与加沙槽的材质均为透明的有机玻璃，所述刻度线位于透明主箱体的与加沙槽所在侧面相邻的两个侧面的外表面上，这两个侧面上各有两根平行的竖直刻度线，两平行刻度线的水平间距B为定值，出厂时已标定在透明主箱体上，所述承接板固接于透明主箱体内边缘，距离加沙槽底部的条形缝下方一定高度，所述承接板长度与透明主箱体内边缘宽度相匹配，宽度大于两平行刻度线的间距。
进一步的，所述承接板上表面粘附有表面粗糙的橡胶防滑垫，防止泥沙堆积侧滑对实验结果造成影响。
使用所述泥沙水下休止角测定仪测量泥沙的水下休止角的方法，由以下步骤组成：
(1)将仪器放置在水平桌面上，向透明主箱体内加水，水位超过透明主箱体与加沙槽连接处的条形缝15到20厘米时停止加水；
(2)使用小铲子向加沙槽内加入泥沙，泥沙顺着加沙槽底部的条形缝滑入透明主箱体，在承接板上堆积，当堆积坡度达到泥沙的水下休止角时，泥沙顺着沙堆的斜坡滑落到透明主箱体的底部，此时停止向加沙槽加泥沙；
(3)分别从透明主箱体的带有刻度线的侧面，读出沙堆斜坡坡面在透明主箱体侧面上的投影线与两条刻度线相交处的刻度L1和L2，再结合标定在透明主箱体表面上的两平行刻度线间的水平间距B，计算出所测泥沙的水下休止角θ＝arctan(|L1-L2|/B)，两个侧面计算出的水下休止角取平均值，作为该次测量的实验结果。
与现有技术相比，本发明提出的一种泥沙水下休止角测定仪及其使用方法，从侧面的加沙槽往透明主箱体加入泥沙，比用漏斗或橡胶管直接向箱体内加泥沙对沙堆的冲击作用要小，用漏斗和橡胶管加入泥沙，由于水流的冲击作用，难以形成规则的圆锥状沙堆，测量起来误差自然也较大，而本发明借助承接板堆积形成截面形状为直角三角形的三棱柱形状的沙堆，沙堆斜坡较稳定，测量精确，本发明利用刻在透明主箱体侧面上的两条平行刻度线，读出两平行刻度线与沙堆斜坡相交位置处的刻度L1和L2，可计算得出沙堆斜坡上两点间的高度差，再结合两平行刻度线的水平间距B，可计算得出所测泥沙的水下休止角θ＝arctan(|L1-L2|/B)，比利用光电仪器测量造价更低，比利用带有刻度的螺杆上下旋转测量沙堆高度操作更便利，利用两个侧面的刻度线读数计算泥沙的水下休止角，然后取平均值作为最终实验结果，可减小实验误差。
附图说明
图1为本发明提出的一种泥沙水下休止角测定仪的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图中：1透明主箱体、2加沙槽、3刻度线、4承接板、5沙堆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1至图2，一种泥沙水下休止角测定仪，包括透明主箱体1、加沙槽2、刻度线3、承接板4，所述透明主箱体1形状为无盖长方体，所述加沙槽2与透明主箱体1一体成型，位于透明主箱体1底面较短边长所在的侧面上，所述加沙槽2是侧面为圆弧面的槽，加沙槽2的长度与透明主箱体1底面宽度相匹配，加沙槽2底部与透明主箱体1连接部位，开有条形缝，便于泥沙从加沙槽2滑入透明主箱体1，所述透明主箱体1与加沙槽2的材质均为透明的有机玻璃，所述刻度线3位于透明主箱体1的与加沙槽2所在侧面相邻的两个侧面的外表面上，这两个侧面上各有两根平行的竖直刻度线3，两平行刻度线3的水平间距B为定值，出厂时已标定在透明主箱体1上，所述承接板4固接于透明主箱体1内边缘，距离加沙槽2底部的条形缝下方一定高度，所述承接板4长度与透明主箱体1内边缘宽度相匹配，宽度大于两平行刻度线3的间距，进一步的，所述承接板4上表面粘附有表面粗糙的橡胶防滑垫，防止泥沙堆积侧滑对实验结果造成影响。
使用所述泥沙水下休止角测定仪测量泥沙的水下休止角的方法，由以下步骤组成：
(1)将仪器放置在水平桌面上，向透明主箱体1内加水，水位超过透明主箱体1与加沙槽2连接处的条形缝15到20厘米时停止加水；
(2)使用小铲子向加沙槽2内加入泥沙，泥沙顺着加沙槽2底部的条形缝滑入透明主箱体1，在承接板4上堆积，当堆积坡度达到泥沙的水下休止角时，泥沙顺着沙堆5的斜坡滑落到透明主箱体1的底部，此时停止向加沙槽2加泥沙；
(3)分别从透明主箱体1的带有刻度线3的侧面，读出沙堆5斜坡坡面在透明主箱体1侧面上的投影线与两条刻度线3相交处的刻度L1和L2，再结合标定在透明主箱体1表面上的两平行刻度线3间的水平间距B，计算出所测泥沙的水下休止角，两个侧面计算出的水下休止角取平均值，作为该次测量的实验结果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种泥沙水下休止角测定仪，其特征在于：包括透明主箱体、加沙槽、刻度线、承接板，所述透明主箱体形状为无盖长方体，所述加沙槽与透明主箱体一体成型，位于透明主箱体底面较短边长所在的侧面上，所述加沙槽是侧面为圆弧面的槽，加沙槽的长度与透明主箱体底面宽度相匹配，加沙槽底部与透明主箱体连接部位，开有条形缝，便于泥沙从加沙槽滑入透明主箱体，所述透明主箱体与加沙槽的材质均为透明的有机玻璃，所述刻度线位于透明主箱体的与加沙槽所在侧面相邻的两个侧面的外表面上，这两个侧面上各有两根平行的竖直刻度线，两平行刻度线的水平间距B为定值，出厂时已标定在透明主箱体上，所述承接板固接于透明主箱体内边缘，距离加沙槽底部的条形缝下方一定高度，所述承接板长度与透明主箱体内边缘宽度相匹配，宽度大于两平行刻度线的间距。
2.根据权利要求1所述的一种泥沙水下休止角测定仪，其特征在于：所述承接板上表面粘附有表面粗糙的橡胶防滑垫，防止泥沙堆积侧滑对实验结果造成影响。
3.一种使用权利要求2所述的泥沙水下休止角测定仪的方法，其特征在于，由以下步骤组成：
(1)将仪器放置在水平桌面上，向透明主箱体内加水，水位超过透明主箱体与加沙槽连接处的条形缝15到20厘米时停止加水；
(2)使用小铲子向加沙槽内加入泥沙，泥沙顺着加沙槽底部的条形缝滑入透明主箱体，在承接板上堆积，当堆积坡度达到泥沙的水下休止角时，泥沙顺着沙堆的斜坡滑落到透明主箱体的底部，此时停止向加沙槽加泥沙；
(3)分别从透明主箱体的带有刻度线的侧面，读出沙堆斜坡坡面在透明主箱体侧面上的投影线与两条刻度线相交处的刻度L1和L2，再结合标定在透明主箱体表面上的两平行刻度线间的水平间距B，计算出所测泥沙的水下休止角，两个侧面计算出的水下休止角取平均值，作为该次测量的实验结果。
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