[發明專利]一種泥沙淤積物在大水壓力下干容重變化的試驗裝置及其試驗方法

有效

• 申請號: 201310562922.7
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103558121A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 胡江;鐘強;任海濤;王興奎
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: G01N9/24
• 分類號: G01N9/24;G01N9/36
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 伍倫辰

1.一種泥沙淤積物在大水壓力下干容重變化的試驗裝置，其特征在于，包括殼體和攝像系統，殼體內并列固定有一排豎向設置的試驗筒，每個試驗筒后方豎向設置有數個并列的U形差壓管，U形差壓管上端首尾依次連通形成整體呈倒S形延伸的管道，每個試驗筒連同其后方的U形差壓管構成一個試驗單元；每個試驗單元中，U型差壓管上端均連通設置有注水管，試驗筒上端連通設置有加料管；殼體一側還設置有加壓管，加壓管和該側的第一個試驗單元的第一個U型差壓管的進口側上端連接，并通過管道與第一個試驗筒連通；前一個試驗單元的最后一個U型差壓管出口側上端通過管道與下一個試驗單元的加料管9的相連通，同時還通過管道與下一個試驗單元的第一個U型差壓管進口側上端相連通，最后一個試驗單元的最后一個U型差壓管出口側上端與大氣連通；每個試驗單元中，試驗筒前方表面和U形差壓管后方表面均沿整個高度方向設置有用于攝像的觀察縫隙且采用透明材料密封該觀察縫隙；所述攝像系統包括正對殼體前方和后方設置的兩個相機，以及和兩個相機相連的計算機。

2.如權利要求1所述的泥沙淤積物在大水壓力下干容重變化的試驗裝置，其特征在于，包括10個試驗單元，每個試驗單元高h=1000mm，寬b=140mm，試驗筒1直徑D=120mm，并具有3個U型加壓管。

3.一種泥沙淤積物在大水壓力下干容重變化的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、獲取如權利要求1或2所述結構的試驗裝置；

b、每個試驗單元中，均從注水管往各U型差壓管的下半部加注水銀，上半部注滿清水，從加料管往試驗筒內加攪拌均勻的泥漿（泥沙淤積物），泥漿占試驗筒下部的80％，其上加清水，并保證各連通管道和加壓管內均注滿清水，各注水管和加料管注滿水后進口處密封；

c、在加壓管進口端通過一加壓控制閥連接一個以水為介質的加壓系統；通過該加壓系統進行加壓，驅動U型差壓管內形成水銀柱壓差，水銀柱壓差作用于試驗筒內的泥沙淤積物，并通過壓差累積作用使得各試驗筒形成從遠到近承受從小到大的不同倍數壓力；

d、當按照設定的壓強加壓完成后，關閉加壓控制閥封閉住加壓管進口端以維持壓力穩定，使得整個系統保持穩定的狀態；用相機定期拍攝水銀柱壓差的圖像以及試驗筒泥面變化過程的圖像；計算機采集兩臺相機的圖像進行比尺換算后得出U型差壓管中水銀柱的高差和試驗筒中泥沙界面的變化過程，試驗過程中定時記錄溫度；根據水銀柱高差計算出承受壓力大小，根據試驗筒泥面的高低變化可計算淤泥體積的變化再計算出不同時刻淤泥的干容重，并可以建立起考慮溫度影響的淤積泥沙干容重與水壓力的關系。

4.如權利要求3所述的試驗方法，其特征在于，所述a步驟中試驗裝置采用以下方法制備：殼體用優質碳鋼鑄造，鑄造時試驗筒采用不銹鋼圓筒，筒內填充沙粒并固定在殼體正面的沙模中；各U型差壓管、加壓管、各種連通用管道及充水管和加料管均用不銹鋼管加工，并預先按照結構要求連接好后在管內填充沙粒后固定在殼體沙模的相應位置，U型差壓管布置在殼體的背面；澆鑄殼體時將各部件澆鑄在一起，使其與殼體成為一個整體，掏出各管內的填充沙粒后即成為試驗裝置的主體結構；再將殼體的正面銑槽，高度和寬度覆蓋全部試驗筒，銑槽深度為試驗筒銑掉四分之一圓弧；同時在殼體背面銑槽，高度和寬度與正面銑槽相同，深度至U型差壓管銑掉四分之一圓弧；將相同高度和寬度的鋼化玻璃分別嵌在正面槽和背面槽內，用鋼條壓緊并將試驗筒和U型差壓管被銑掉處密封，成為拍攝照片的觀察窗。