[實用新型]一種原位評價砂土沖刷特性的噴射探頭裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320316506.4
• 申請日: 2013-06-03
• 公開（公告）號: CN203307791U
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張濤;蔡國軍
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種可原位評價土體沖刷特性的噴射探頭裝置及方法，屬于水利工程、巖土工程與海洋工程等領(lǐng)域中能夠方便、快速的評價砂土沖刷侵蝕特性的原位測試裝置。?

背景技術(shù)

基礎(chǔ)沖刷特性評價對構(gòu)筑物設(shè)計和使用過程的穩(wěn)定性估算是十分重要的。2001年美國學(xué)者Briaud指出60%的橋梁破壞是由于橋墩或橋臺結(jié)構(gòu)沖刷失穩(wěn)引起的。對各種類型的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來說，設(shè)計階段明確基礎(chǔ)尤其是砂土地基的沖刷特性以及最大抗沖刷深度是十分重要的；使用階段評估沖刷潛勢和確定侵蝕率對于保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和建立合理的維修養(yǎng)護制度也是十分必要的。在土木工程及相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)，評價基礎(chǔ)沖刷特性和估算侵蝕率不僅對于橋樁基礎(chǔ)十分重要，對于涵洞、大壩、防洪堤和海洋石油鉆井平臺等都是十分重要的。隨著人類對環(huán)境的不斷破壞，自然災(zāi)害頻發(fā)，颶風就是其中的一種，如2011年的“艾琳”颶風就使得北卡羅萊那州的某個海岸產(chǎn)生了一個長達274m的缺口，阻斷了當?shù)氐慕煌ㄟ\輸，造成了嚴重的經(jīng)濟損失。因此，砂土沖刷特性的評價對于沿海地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施增強抵御自然災(zāi)害有著十分重要的意義。?

國內(nèi)現(xiàn)有評價砂土或砂土地基沖刷特性的方法主要是基于室內(nèi)試驗，如水槽試驗等，雖然這些評價方法具有一定的優(yōu)點，但是仍存在一些無法克服的缺陷，如砂土或砂性土黏結(jié)性較差，原位取樣具有一定的困難且擾動較大、室內(nèi)模型試驗費用較高、耗時較長且難以模擬現(xiàn)場原位條件，試驗結(jié)果可靠度較差，評價效果不理想，繼而重點轉(zhuǎn)向原位測試技術(shù)。原位測試技術(shù)避免了上述取樣擾動、耗時長和可靠度差等特點，具有方便、快捷、原位、準確等特點。本實用新型公布的一種原位評價砂土沖刷特性的噴射探頭裝置及方法，提供了一種可以原位、方便的測試砂土的侵蝕率，可靠準確的評價砂土的沖刷特性的裝置及方法。整個測試過程簡單、易操作，數(shù)據(jù)采集自動化，數(shù)據(jù)處理簡單、快捷。?

實用新型內(nèi)容

技術(shù)問題：本實用新型要解決的技術(shù)問題是針對國內(nèi)現(xiàn)有評價砂土沖刷特性存?在的取樣困難、室內(nèi)試驗耗時長、費用高等缺陷，提出一種可用于水利工程、巖土工程和海洋工程等領(lǐng)域的可現(xiàn)場原位評價砂土沖刷、侵蝕特性的一種原位評價砂土沖刷特性的噴射探頭裝置。?

技術(shù)方案：本實用新型的一種原位評價砂土沖刷特性的噴射探頭裝置上部為空心不銹鋼導(dǎo)桿，下部為噴射探頭，噴射探頭的底部為圓錐錐頭，圓錐錐頭的底端分布有噴射孔；噴射探頭的頂部為螺紋接頭，用于與空心不銹鋼導(dǎo)桿的下部連接；整個空心不銹鋼導(dǎo)桿和噴射探頭沿長度方向上均設(shè)置有刻度標識線，空心不銹鋼導(dǎo)桿的頂部通過橡膠水管與抽水泵相連接，整個測試裝置通過鋁合金三腳架固定。?

空心不銹鋼導(dǎo)桿的外徑為50mm，內(nèi)徑為45mm，長度為2m。?

噴射探頭為不銹鋼材料，外徑為50mm，內(nèi)徑為45mm，總長度為152cm；底部圓錐錐頭的錐角為60°，高度為20mm，噴射孔的直徑為20mm。?

本實用新型的一種原位評價砂土沖刷特性的噴射探頭裝置，其測試裝置部分主要由噴射探頭、空心不銹鋼導(dǎo)桿、抽水泵以及鋁合金三腳架組成。首先將導(dǎo)桿與噴射探頭連接，連接好橡膠水管和抽水泵，通過鋁合金三腳架將導(dǎo)桿和噴射探頭垂直放置，安裝完成后，在測試設(shè)備一旁放置一個數(shù)碼錄像機，開動抽水泵以及數(shù)碼錄像機，水流經(jīng)導(dǎo)管流向?qū)U，最終由噴射探頭的噴射孔流出，此時導(dǎo)桿與噴射探頭逐漸垂直往下沉降。通過數(shù)碼錄像機以及測試裝置上的刻度標識線記錄每一時刻噴射探頭下降的數(shù)值，由抽水泵的功率、型號以及記錄時間計算出水流的噴射速度，統(tǒng)計分析相關(guān)記錄數(shù)據(jù)并根據(jù)Annandale?G?W(2006)提出的侵蝕率計算式評價砂土的沖刷特性，其計算表達式如下：?

E=k'_d(P_applied-P_c)?

式中，E為砂土侵蝕率cm/s；k'_d脫離速率系數(shù)；P_applied水流功率w/m²；P_c臨界水流功率w/m²。?