CN203949915U - 一种研究土体渗透破坏发展的多功能试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种研究土体渗透破坏发展的多功能试验装置，该装置主要由装样槽、两侧的水位控制箱、流量计、液位传感器、数据采集装置组成。装样槽两端设有挡板插槽，可以通过改变两侧挡板的插入深度来模拟实际基坑工程中的渗流以及渗透破坏；也能通过水位控制箱改变水头高度，模拟堤基在不同水头下的渗流以及渗透破坏，最后对流量计、液位传感器所采集得到的数据进行分析，得到相应的渗流场。综上，本装置同时适用堤防工程和基坑工程渗流与渗透破坏的研究，为实际工程的设计与施工提供指导，也可以作为岩土工程与水利工程教学与科研实验之用。

Description

一种研究土体渗透破坏发展的多功能试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种研究土体渗透破坏发展的多功能试验装置，属于水利工程模型试验领域。 

背景技术

据不完全统计，我国241座大型水库的1000次事故中，有30%左右的事故是由于渗透变形导致的。在美国、瑞典、西班牙等国家，失事的土坝中有40%左右是由于渗透变形造成的，可见对土体渗透破坏的研究具有很强的工程借鉴作用，但是在以往的研究中，水头高度的控制一般通过滑轮进行手动控制，人工观测数据，往往无法得到准确的水头高度，得出的结论对工程也不能提供很好的借鉴和指导作用。 

在城市化进程不断加快的大环境下,深基坑的规模和新类型得到不断发展,但是,基坑工程安全事故频发,引起了工程建设者的极大关注。所以,有必要对深基坑工程施工安全进行深入研究，特别在高地下水位地区，地下水的渗流作用对基坑工程施工的带来的影响。但是以往的研究中，很多的装置只能模拟一侧高水位对基坑底部土体的作用，与当基坑两侧的地下水位均属于高水位这种实际工程有较大的差别，难以再现基坑工程渗流与渗透破坏现象，也难以满足基坑工程渗透破坏研究的要求。 

在教学与科研实验过程中，我们讲究试验装置的多用性，这样也能起到经济的作用，因此，需要一种新的试验装置以解决上述问题。 

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种研究土体渗透破坏发展的多功能试验装置。 

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案： 

一种研究土体渗透破坏发展的多功能试验装置，包括装样槽、水位控制装置、挡板、流量计、液位传感器及数据采集装置，其中所述水位控制装置包括两个空箱体，分别位于所述装样槽的左右两侧且与所述装样槽内部容腔相连通，左右两侧的空箱体上都刻有刻度及设有水位调节孔；所述装样槽与所述水位控制装置的连通处分别设有挡板插槽，所述挡板插槽垂直所述装样槽底部设置，在所述挡板插槽上可拆卸的安装挡板，装样槽的上侧设有可打开或封闭的透明盖板；

所述数据采集系统包括流量计、液位传感器和数据采集装置，在水位控制箱的底部和装样槽的上部设有流量计接口，所述流量计接口上接流量计；所述液位传感器设置在装样槽内；所述流量计、液位传感器的数据通过所述数据采集装置采集。

所述挡板可上下移动的插接连接在所述装样槽的挡板插槽上，挡板为透水挡板、透砂挡板、实体挡板中任意一种或两种的组合。 

所述水位调节孔是沿所述水位箱的高度方向均匀间隔布置的多个通孔。 

所述透明盖板为有机透明玻璃板，可打开或封闭。 

所述数据采集装置为电脑。 

    本实用新型的有益效果： 

该装置不仅能模拟基坑工程中的渗流场、应力场，再现基坑工程的渗透破坏情况，模拟两侧的高水位同时作用导致的基坑底部土体的渗流和渗透破坏现象，通过对两侧挡板插入深度的调整来模拟实际基坑工程中围护结构的插入深度；还能通过更换两侧挡板的类型来模拟堤防工程的渗流和渗透破坏的现象，通过水位控制箱改变水位，模拟堤基在不同水位下的渗透作用。该装置为堤防工程和基坑工程的设计提供指导作用的同时，也能作为岩土工程与水利工程学科的教学与科研实验设备之用。

附图说明

    图1是本实用新型的结构示意图； 

图2是模拟堤防工程时放置土样后的结构示意图；

    图3是模拟基坑工程时放置土样后的结构示意图；

图1中，1、水位控制箱； 2、水位调节孔；3、液位传感器；4、有机玻璃盖板；（5、6、15、16）、流量计；7、数据采集装置；8、装样槽；9、左侧挡板插槽；10、右侧挡板插槽；11、透水挡板；12、透砂挡板；13、左侧实体挡板；14、右侧实体挡板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。 

如图1所示，本实用新型公开了一种研究土体渗透破坏发展的多功能试验装置，该装置主要由装样槽8，水位控制箱1、水位调节孔2，挡板，流量计，数据采集装置7组成。 

所述的水位控制箱1通过对水位调节孔2的控制，如果需要高水位则用玻璃塞堵住下部的的水位调节孔，达到所需的模拟水头高度。 

所述的数据采集系统由流量计、液位传感器3和数据采集装置7组成。 

    该装置通过调整两块挡板的插入深度以及水头高度，来模拟实际基坑工程中围护结构的插入深度对基坑底部土体产生的渗透破坏的影响。两侧水头高度的调整通过水位控制箱控制。 

该装置可模拟堤防工程和基坑工程的渗流和渗透破坏的现象。 

当研究堤防工程时，如图2所示，左侧挡板插槽内插接透水挡板11，右侧挡板插槽内插接透砂挡板12（也能透水），水平槽上侧处于封闭状态，拆除流量计5并用玻璃塞堵住接口，接上流量计16； 

当研究基坑工程时，如图3所示，左侧挡板9和右侧挡板10均为实体挡板，根据实验调整插入深度，装样槽上侧处于打开状态，拆除流量计6并用玻璃塞堵住接口，接上流量计15。

 本实用新型的工作原理如下： 

当模拟堤防工程中堤基的渗透作用时，如图2所示，先在装样槽8中装入土样，分层装入，并进行压实、排气及饱和处理，装样槽上侧的有机玻璃4处于封闭状态，左侧挡板插槽内插有透水挡板11，右侧挡板插槽内换成透砂挡板12（也能透水），将水源接入左侧水位控制箱1，通过水位调节孔2向装样槽施加随时间呈一定规律变化的水头，模拟堤防工程在不同水位下的作用。

拆除流量计5并用玻璃塞堵住接口，接上流量计16，液位传感器3处于工作状态，在水头差的作用下，水透过透水挡板11在装样槽8的土样内形成渗流场，液位传感器3和流量计16实时记录数据，注意观察透砂挡板12处的出砂量并作记录，直至土样发生流土等渗流破坏，得到相应的渗流场，再现堤防工程中的渗流破坏现象，为实际堤防工程的施工与设计提供指导作用。 

如图3所示，当模拟基坑工程中围护结构的插入深度引起的渗透破坏时，先在装样槽8以及两侧装入土样，分层装入，并进行压实、排气及饱和处理，装样槽上侧的有机玻璃4处于打开状态，左右两侧挡板插槽内均插接实体挡板，将水源接入左侧水位控制箱以及右侧水位控制箱，通过水位调节孔2维持一定的水头高度，拆除流量计6并用玻璃塞堵住接口，接上流量计15，液位传感器3处于工作状态，在水头差的作用下，两侧水绕过实体挡板在装样槽8的土样内形成渗流场，模拟基坑工程中两侧的高水位绕过围护结构对基坑底部土体产生的渗透破坏。 

液位传感器3和流量计15实时记录数据，注意观察装样槽8上侧细砂的流动情况并作记录，直至土样发生流土等渗流破坏，得到相应的渗流场。通过改变左侧实体挡板13和右侧实体挡板14的插入深度，模拟实际基坑工程中围护结构的插入深度，再现基坑工程中的渗流破坏现象，为实际基坑工程的施工与设计提供指导作用。 

Claims (5)

1.一种研究土体渗透破坏发展的多功能试验装置，其特征在于，包括装样槽、水位控制装置、挡板、流量计、液位传感器及数据采集装置，其中所述水位控制装置包括两个空箱体，分别位于所述装样槽的左右两侧且与所述装样槽内部容腔相连通，左右两侧的空箱体上都刻有刻度及设有水位调节孔；所述装样槽与所述水位控制装置的连通处分别设有挡板插槽，所述挡板插槽垂直所述装样槽底部设置，在所述挡板插槽上可拆卸的安装挡板，装样槽的上侧设有可打开或封闭的透明盖板；

所述数据采集系统包括流量计、液位传感器和数据采集装置，在水位控制箱的底部和装样槽的上部设有流量计接口，所述流量计接口上接流量计；所述液位传感器设置在装样槽内；所述流量计、液位传感器的数据通过所述数据采集装置采集。

2.根据权利要求1所述的一种研究土体渗透破坏发展的多功能试验装置，其特征在于：所述挡板可上下移动的插接连接在所述装样槽的挡板插槽上，挡板为透水挡板、透砂挡板、实体挡板中任意一种或两种的组合。

3.根据权利要求1所述的一种研究土体渗透破坏发展的多功能试验装置，其特征在于：所述水位调节孔是沿所述水位箱的高度方向均匀间隔布置的多个通孔。

4.根据权利要求1所述的一种研究土体渗透破坏发展的多功能试验装置，其特征在于：所述透明盖板为有机透明玻璃板，可打开或封闭。

5.根据权利要求1所述的一种研究土体渗透破坏发展的多功能试验装置，其特征在于：所述数据采集装置为电脑。