CN110133220A - 用于测试泥石流冲蚀负压的试验装置 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials

Abstract

本发明提出了一种用于测试泥石流冲蚀负压的试验装置，该试验装置包括混凝土基体、多个负压传感器、数据采集卡、上位机和泥石流模拟装置；本发明的有益技术效果是：提出了一种用于测试泥石流冲蚀负压的试验装置，该试验装置能够较好地模拟出泥石流所造成的负压吸力以及对负压吸力进行测量。

Description

用于测试泥石流冲蚀负压的试验装置
技术领域
本发明涉及一种试验装置，尤其涉及一种用于测试泥石流冲蚀负压的试验装置。
背景技术
我国山区面积广大，易发生泥石流灾害，截至2017年底，我国位于泥石流高发区的公路总里程已达150万公里；泥石流引发的路基冲失、混凝土路面板悬空、道路淤埋、桥梁墩台地基冲蚀破坏等断道灾害具有“点多、面广、灾情重”的特点，仅2010年就造成直接经济损失870亿元，严重影响运力发挥、运输安全及抗洪抢险救援工作；尽快提高泥石流断道减灾技术水平已成为国家层面的需求；
为更好的研究减灾技术，需要通过相应的试验装置来模拟灾害并获取相应的力学参数；由现有技术可知，泥石流活动期间，路基冲蚀槽内的泥石流体对冲蚀槽顶部路基土体造成的负压吸力是路基破坏的根本原因，然而，现有技术中没有相应的手段能获取到与前述负压吸力相关的力学参数，技术人员在进行相关研究时，只能以假想值进行理论研究，大大的限制了研究水平。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种用于测试泥石流冲蚀负压的试验装置，其创新在于：所述试验装置包括混凝土基体、多个负压传感器、数据采集卡、上位机和泥石流模拟装置；所述混凝土基体为立方体形，混凝土基体的其中一个侧面形成连接面，混凝土基体上与连接面相对的侧面形成出料面；混凝土基体内设置有导流道，导流道将连接面和出料面连通；导流道一侧的侧壁通过连通槽与混凝土基体的相应侧面连通，连通槽上侧面的高度低于导流道上侧面的高度；混凝土基体内设置有多个测量孔，测量孔的轴向与水平面垂直，测量孔将导流道上侧面和混凝土基体上端面连通；所述负压传感器设置在测量孔的上端口处，负压传感器将测量孔的上端口密封，负压传感器的传感部位于测量孔内，多个负压传感器与多个测量孔一一对应；负压传感器的输出部与数据采集卡电气连接，数据采集卡与上位机电气连接；所述泥石流模拟装置的出料端与所述连接面连接，出料端的端面将导流道和连通槽的端面覆盖；所述导流道和连通槽用于模拟泥石流灾害造成的路基冲蚀槽。
本发明的原理是：冲蚀槽形成后，由于泥石流体的顶面高度不均匀，泥石流体顶面较低部位流经冲蚀槽时，就会在泥石流体和冲蚀槽顶面之间形成空腔，泥石流体上方的路基或路面板就会在空腔位置处受到负压吸力作用，最终导致冲蚀槽继续扩大或结构破坏；采用本发明方案后，由泥石流模拟装置输出的泥石流体会从连接面处进入导流道和连通槽内，由于连通槽上侧面的高度低于导流道上侧面的高度，当泥石流体将导流道和连通槽充满后，导流道处于封闭状态，这时，当测量孔下端口有空腔经过时，测量孔内的气压就会在空腔作用下发生变化，通过负压传感器我们就能获取到相应的数据；后期对数据进行处理后，我们就能根据试验结果，建立起泥石流参数（如泥石流流速、泥石流流量、泥石流体的固相和液相比例等）和负压吸力之间的关系，使我们可以更好地了解泥石流的破坏机理，提高研究水平。
具体实施时，可通过改变泥石流参数来得到多种泥石流参数条件下的负压吸力。泥石流模拟装置是一种现有装置，具体实施时，可从现有装置中择优采用。
优选地，所述连通槽下侧的混凝土基体上设置有向连通槽外侧延伸的延伸部，所述延伸部的上侧面上设置有挡板，挡板与连通槽之间留有间隙。通过调节挡板和连通槽之间的间隙，可以模拟出不同宽度的泥石流流通区，进一步提高试验的多样性。
优选地，多个测量孔按阵列形式分布。采用这种方案，可以在每次试验时得到不同位置处的负压吸力参数，提高试验的效率。
本发明的有益技术效果是：提出了一种用于测试泥石流冲蚀负压的试验装置，该试验装置能够较好地模拟出泥石流所造成的负压吸力以及对负压吸力进行测量。
附图说明
图1、本发明的结构示意图；
图2、本发明在连接面一侧的端面结构示意图；
图3、测量孔位置处的剖面结构示意图；
图中各个标记所对应的名称分别为：混凝土基体1、连接面1-1、出料面1-2、导流道1-3、连通槽1-4、测量孔1-5、挡板1-6、负压传感器2、数据采集卡3、上位机4。
具体实施方式
一种用于测试泥石流冲蚀负压的试验装置，其创新在于：所述试验装置包括混凝土基体1、多个负压传感器2、数据采集卡3、上位机4和泥石流模拟装置；所述混凝土基体1为立方体形，混凝土基体1的其中一个侧面形成连接面1-1，混凝土基体1上与连接面1-1相对的侧面形成出料面1-2；混凝土基体1内设置有导流道1-3，导流道1-3将连接面1-1和出料面1-2连通；导流道1-3一侧的侧壁通过连通槽1-4与混凝土基体1的相应侧面连通，连通槽1-4上侧面的高度低于导流道1-3上侧面的高度；混凝土基体1内设置有多个测量孔1-5，测量孔1-5的轴向与水平面垂直，测量孔1-5将导流道1-3上侧面和混凝土基体1上端面连通；所述负压传感器2设置在测量孔1-5的上端口处，负压传感器2将测量孔1-5的上端口密封，负压传感器2的传感部位于测量孔1-5内，多个负压传感器2与多个测量孔1-5一一对应；负压传感器2的输出部与数据采集卡3电气连接，数据采集卡3与上位机4电气连接；所述泥石流模拟装置的出料端与所述连接面1-1连接，出料端的端面将导流道1-3和连通槽1-4的端面覆盖；所述导流道1-3和连通槽1-4用于模拟泥石流灾害造成的路基冲蚀槽。
进一步地，所述连通槽1-4下侧的混凝土基体1上设置有向连通槽1-4外侧延伸的延伸部，所述延伸部的上侧面上设置有挡板1-6，挡板1-6与连通槽1-4之间留有间隙。
进一步地，多个测量孔1-5按阵列形式分布。

Claims (3)

1.一种用于测试泥石流冲蚀负压的试验装置，其特征在于：所述试验装置包括混凝土基体（1）、多个负压传感器（2）、数据采集卡（3）、上位机（4）和泥石流模拟装置；所述混凝土基体（1）为立方体形，混凝土基体（1）的其中一个侧面形成连接面（1-1），混凝土基体（1）上与连接面（1-1）相对的侧面形成出料面（1-2）；混凝土基体（1）内设置有导流道（1-3），导流道（1-3）将连接面（1-1）和出料面（1-2）连通；导流道（1-3）一侧的侧壁通过连通槽（1-4）与混凝土基体（1）的相应侧面连通，连通槽（1-4）上侧面的高度低于导流道（1-3）上侧面的高度；混凝土基体（1）内设置有多个测量孔（1-5），测量孔（1-5）的轴向与水平面垂直，测量孔（1-5）将导流道（1-3）上侧面和混凝土基体（1）上端面连通；所述负压传感器（2）设置在测量孔（1-5）的上端口处，负压传感器（2）将测量孔（1-5）的上端口密封，负压传感器（2）的传感部位于测量孔（1-5）内，多个负压传感器（2）与多个测量孔（1-5）一一对应；负压传感器（2）的输出部与数据采集卡（3）电气连接，数据采集卡（3）与上位机（4）电气连接；所述泥石流模拟装置的出料端与所述连接面（1-1）连接，出料端的端面将导流道（1-3）和连通槽（1-4）的端面覆盖；所述导流道（1-3）和连通槽（1-4）用于模拟泥石流灾害造成的路基冲蚀槽。
2.根据权利要求1所述的用于测试泥石流冲蚀负压的试验装置，其特征在于：所述连通槽（1-4）下侧的混凝土基体（1）上设置有向连通槽（1-4）外侧延伸的延伸部，所述延伸部的上侧面上设置有挡板（1-6），挡板（1-6）与连通槽（1-4）之间留有间隙。
3.根据权利要求1或2所述的用于测试泥石流冲蚀负压的试验装置，其特征在于：多个测量孔（1-5）按阵列形式分布。
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