CN110220670B - 一种不扰动床面状态的野外泥沙运动试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不扰动床面状态的野外泥沙运动试验装置，包括固定于地面的内保护圈和外保护圈，应力圈垂设于第一支架的底部，第一支架由电机的轴驱动转动，使得应力圈于内保护圈和外保护圈之间呈圆周转动。通过内保护圈和外保护圈圈定一定面积的试验场地，通过底座提供中心固定点，并为电机提供定位基座；再由电机为搅流装置（内应力圈、外应力圈）提供支撑和旋转动力，由相应的电机的轴的轴套为检测装置、外保护圈提供固定支撑。其结构简单，拆装简便，占地面积小，试验操作便捷，便于携带，尤其适用于在野外现场环境下，在不扰动床面泥沙的前提下，开展泥沙运动试验；具有很强的实用性和广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种野外泥沙运动试验装置，具体涉及一种不扰动床面状态的野外泥沙运动试验装置，属于水利工程技术领域。
背景技术
泥沙运动的试验研究是河口海岸水沙运动研究的重要组成部分，是现阶段科学研究的热点。当前，关于泥沙运动的试验观测研究的重要技术手段就是在在试验室中通过玻璃水槽、环形水槽等试验设备，开展相关试验观测研究。
由于试验可在试验室中开展，因而，可采用先进的试验设备等，并可采用多种方法、多种技术手段开展泥沙运动试验，且可通过调整试验设备，观测泥沙运动的不同阶段，包括泥沙起动、泥沙冲刷、泥沙淤积等，能够较为完整的记录和观测泥沙运动的全过程，并可进行泥沙运动的单因素分离试验，能够更好的掌握泥沙运动的根本要素。
然而，这类方法中涉及的试验对象——泥沙，往往要么采用模型沙，要么采用原型沙。其中，模型沙虽能一定程度上反映实际泥沙运动的基本规律，但由于物理模型基础理论上尚存在不足，且牵涉到模型变态等问题之后，模型沙的运动与实际泥沙运动之间往往存在难以完全解释的差异。同时，试验若是采用原型沙，由于试验中原型沙的沉积、分布、固结、冲淤等状态与野外现场状态尚无法做到完美的重现，原型沙的床面状态受到扰动，无法真正反映研究区域原型沙的基本沉积特征，这也使得实验室中的原型沙运动规律一定程度上难以完全反映野外现场环境下的泥沙基本运动规律。
综上所述，需要一种适用于野外现场环境下的可开展现场不扰动床面泥沙前提下的泥沙运动试验研究装置。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于野外现场环境下的，可开展现场不扰动床面泥沙前提下的泥沙运动试验研究装置。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种不扰动床面状态的野外泥沙运动试验装置，包括固定于地面的内保护圈和外保护圈，
应力圈垂设于第一支架的底部，
所述第一支架由电机的轴驱动转动，使得应力圈于内保护圈和外保护圈之间呈圆周转动。
上述电机的轴通过变速箱联动第一支架转动。
上述内保护圈与电机之间固定有若干第二支架，或，第二支架固定于内保护圈和电机底部的底座之间。
固定外保护圈的第三支架与电机的轴的外套固定。
用于固定检测装置的检测支架，与电机的轴的外套固定；
且，检测装置置于内保护圈和外保护圈之间。
进一步的，上述电机或底座的底部设有稳定桩。
上述的一种不扰动床面状态的野外泥沙运动试验装置，应力圈包括内应力圈和外应力圈；
所述第一支架包括分别与内应力圈和外应力圈匹配的内支架、外支架。
进一步的，上述内应力圈近内保护圈的内侧面设置，内应力圈近外保护圈的内侧面设置；
且，内保护圈和外保护圈分别设有固定内应力圈和外应力圈的定位栓。
进一步的，上述电机的轴通过内变速箱联动内支架转动，和/或通过外变速箱联动外支架转动。
进一步的，上述内支架和/或外支架上设有水准仪。
本发明的有益之处在于：
本发明的一种不扰动床面状态的野外泥沙运动试验装置，旨在解决试验室环境下难以做到不扰动原型沙沉积环境而开展泥沙运动试验研究的不足。
通过内保护圈和外保护圈圈定一定面积的试验场地，通过底座提供中心固定点，并为电机提供定位基座；再由电机为搅流装置（内应力圈、外应力圈）提供支撑和旋转动力，由相应的电机的轴的轴套为检测装置、外保护圈提供固定支撑。
本发明的结构简单，拆装简便，占地面积小，试验操作便捷，便于携带，尤其适用于在野外现场环境下，在不扰动床面泥沙的前提下，开展泥沙运动试验；具有很强的实用性和广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明的一种不扰动床面状态的野外泥沙运动试验装置的结构示意图。
附图中标记的含义如下：1、底座，2、电机，3、电机的轴，4、轴套，5、内变速箱，6、外变速箱，7、第二支架，8、内支架，9、测量支架，10、水准仪，11、第三支架，12、外支架，13、定位栓，14、外应力圈，15、内应力圈，16、外保护圈，17、内保护圈，18、稳定桩。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
如附图1所示，
本发明的一种不扰动床面状态的野外泥沙运动试验装置，电机2固定于底座1上，底座1下设有稳定桩18；内保护圈17和外保护圈16环绕底座1设置，且内保护圈17和底座1之间设有若干第二支架7。
电机的轴3纵向且向上延长并设有轴套4。
电机的轴3串接内变速箱5和外变速箱6，并通过内变速箱5和外变速箱6分别联动内支架8和外支架12的中点，进而转动内支架8和外支架12。内支架8和外支架12分别呈罩形，端末分别接呈纵向设置的内应力圈15和外应力圈14。且，内应力圈15近内保护圈17的内侧面设置，内应力圈15近外保护圈16的内侧面设置；内保护圈17和外保护圈16分别设有固定内应力圈15和外应力圈14的定位栓13。
轴套4上固定外保护圈16的第三支架11，第三支架11呈罩形，优选的，固定点为轴套4的顶部和第三支架11的中点；轴套4上还固定用于固定检测装置的检测支架，检测装置置于内保护圈17和外保护圈16之间。
第二支架7、第三支架11、内支架8及外支架12上分别设有若干水准仪10。
检测装置及电机2，分别接控制装置，并由控制装置驱动、实施检测。
优选的，底座1由不锈钢质材料制成，固定整个试验装置，并其稳定。
优选的，电极的轴的轴套4由不锈钢材质制成，作为整个设备的核心支撑架。
优选的，稳定桩18由不锈钢材料制成，用于固定底座1，防止设备运行过程中的位移和沉降。
优选的，第二支架7、第三支架11、测量支架9、定位栓13由不锈钢材料制成。
优选的，内支架8、外支架12由不锈钢材料制成，避免内保护圈17、外保护圈16震动和移动。
优选的，内保护圈17、外保护圈16由透明硬质塑料材质制成。
优选的，内应力圈15、外应力圈14由透明硬质塑料材质制成。
使用时，
测量前，在计划试验现场内选定一块较为平整的试验场地。以底座1为设备中心，将底座1下的稳定桩18以与床面垂直的角度钉入底床，直至底座1完全且稳定的坐于底床之上；同时，将内保护圈17及外保护圈16底部的L型勾头埋入底床，并使得L型勾头的上表面与底床表面平齐，再通过第二支架7及第三支架11上的水准仪10调整内保护圈17及外保护圈16的埋入深度，使之保持水平。
随后，利用第二支架7及第三支架11上的水准仪10校正内应力圈15及外应力圈14是否纵向设置，即第二支架7及第三支架11是否保持水平，若满足水平，则拧开定位栓13，使得内应力圈15与内保护圈17、外应力圈14与外保护圈16松开，内应力圈15和外应力圈14处于可转动状态。
之后，将检测装置绑定在测量支架9的端头，并使之插入内应力圈15及外应力圈14之间。
然后，将过滤后的野外采样获得的水样缓缓注入内应力圈15及外应力圈14之间，并使之淹没测量支架9端头绑定的检测装置（仪器的探测头），并达到一定水深。
最后，通过连接线将检测装置、电机2与控制装置（电脑）相连。
试验开始时，通过电脑将电机2的电源打开，通过变速箱，使其以特定速度带动内支架8和外支架12转动，并随之带动内应力圈15和外应力圈14转动；由此带动内应力圈15和外应力圈14之间的水样一起运动，水样运动的速度随着应力圈转速的增大而增大，进而使得内应力圈15和外应力圈14之间的底床面上的泥沙发生起动、再悬浮或落淤等运动过程。
此时，通过测量支架9的检测装置可直接将观测信号通过连接线传输至电脑17，藉此，在电脑上实时记录泥沙的运动变化过程和特征。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种不扰动床面状态的野外泥沙运动试验方法，其特征在于，基于不扰动床面状态的野外泥沙运动试验装置，该不扰动床面状态的野外泥沙运动试验装置包括固定于地面的内保护圈和外保护圈，应力圈垂设于第一支架的底部，所述第一支架由电机的轴驱动转动，使得应力圈于内保护圈和外保护圈之间呈圆周转动； 所述应力圈包括内应力圈和外应力圈；所述第一支架包括分别与内应力圈和外应力圈匹配的内支架、外支架； 所述电机的轴通过内变速箱联动内支架转动，和/或通过外变速箱联动外支架转动； 所述内保护圈与电机之间固定有若干第二支架，或，第二支架固定于内保护圈和电机底部的底座之间； 用于固定检测装置的检测支架，与电机的轴的外套固定；固定外保护圈的第三支架与电机的轴的外套固定； 且，检测装置置于内保护圈和外保护圈之间；所述内应力圈近内保护圈的内侧面设置，所述外应力圈近外保护圈的内侧面设置；且，内保护圈和外保护圈分别设有固定内应力圈和外应力圈的定位栓；所述内支架和/或外支架上设有水准仪；所述电机或底座的底部设有稳定桩；
该试验方法包括：
测量前，在计划试验现场内选定一块较为平整的试验场地；以底座为设备中心，将底座下的稳定桩以与床面垂直的角度钉入底床，直至底座完全且稳定的坐于底床之上；同时，将内保护圈及外保护圈底部的L型勾头埋入底床，并使得L型勾头的上表面与底床表面平齐，再通过第二支架及第三支架上的水准仪调整内保护圈及外保护圈的埋入深度，使之保持水平；
随后，利用第二支架及第三支架上的水准仪校正内应力圈及外应力圈是否纵向设置，即第二支架及第三支架是否保持水平，若满足水平，则拧开定位栓，使得内应力圈与内保护圈、外应力圈与外保护圈松开，内应力圈和外应力圈处于可转动状态；
之后，将检测装置绑定在测量支架的端头，并使之插入内应力圈及外应力圈之间；
然后，将过滤后的野外采样获得的水样缓缓注入内应力圈及外应力圈之间，并使之淹没测量支架端头绑定的检测装置，并达到一定水深；最后，通过连接线将检测装置、电机与电脑相连；
试验开始时，通过电脑将电机的电源打开，通过变速箱，使其以特定速度带动内支架和外支架转动，并随之带动内应力圈和外应力圈转动；由此带动内应力圈和外应力圈之间的水样一起运动，水样运动的速度随着应力圈转速的增大而增大，进而使得内应力圈和外应力圈之间的底床面上的泥沙发生起动、再悬浮或落淤运动过程；此时，通过测量支架的检测装置可直接将观测信号通过连接线传输至电脑，藉此，在电脑上实时记录泥沙的运动变化过程和特征。
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