[實用新型]土工離心模型試驗中滲流及溶質遷移量測裝置

有效

• 申請號: 201520006004.0
• 申請日: 2015-01-06
• 公開（公告）號: CN204479445U
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 胡黎明;聶艷俠;劉庭發;溫慶博;潘書磊
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N13/04
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本實用新型涉及土工離心模型試驗中用于滲流及溶質遷移過程的量測裝置，尤其涉及應用于土工離心模型試驗的、基于高密度電阻率法的滲流及溶質遷移過程量測裝置。

背景技術

土工離心模型試驗是巖土工程領域非常重要的技術手段，也是滲流及污染物運移等相關問題研究的強有力工具之一。在巖土工程中，土的自重應力通常占支配地位，土的力學特性和水力特性隨應力水平而變化。小比尺離心模型試驗采用與原型相同的材料，在土工離心機形成的高加速度場中達到與原型相同的應力水平，從而使模型與原型的應力應變相等、變形相似、破壞機理相同，能夠再現原型特性，這是其它普通試驗手段所無法比擬的。然而，土工離心模型試驗中超重力、高速的試驗條件對量測設備的適應性和可靠性提出了更高的要求，要想實現三維、無損、實時量測更加困難。

土工離心模型試驗等超重力離心環境中現有的水分及溶質遷移過程的量測技術主要包括傳感器量測法、圖像分析法及取樣分析法三類，但這些典型的方法并不能充分滿足三維、無損、實時的量測需求。傳感器量測法中，傳感器探頭及傳輸線路可能干擾土體中滲流及溶質遷移等物理過程，在土體中誘發優勢滲流通道。同時，該類方法為單點量測，量測成本較高，并不適于大范圍、多斷面量測。圖像分析法多適用于一維及二維試驗觀測，不適用于三維試驗過程量測。同時，圖像分析效果及精度受土料及污染物性質、觀測角度及距離等因素影響顯著。取樣分析法能獲得較為準確的介質特性資料，但通常無法進行實時量測及分析，獲取的試驗過程信息有限，且整體的量測精度會受取樣點位置、取樣個數等因素影響。

故，巖土工程測試迫切需要發展能夠同時滿足無損、三維、實時的，且能夠適應超重力離心環境并保證高精度的量測方法及量測裝置。

實用新型內容

有鑒于此，確有必要提供一種在超重力離心環境下能保證高精度的量測且同時滿足無損、三維、實時量測要求的土工離心模型試驗中用于量測滲流及溶質遷移的量測裝置。

一種土工離心模型試驗中滲流及溶質遷移量測裝置，其包括：一土工模型裝置、一高密度電阻率測定分析系統及一離心機；所述高密度電阻率測定分析系統與所述土工模型裝置電連接；所述離心機承載并帶動所述高密度電阻率測定分析系統及所述土工模型裝置高速旋轉；所述離心機包括離心旋轉軸、離心機載主機及離心旋轉臂，所述離心旋轉臂圍繞所述離心旋轉軸高速旋轉；所述土工模型裝置設置于離心旋轉臂的一端，所述土工模型裝置包括用于盛裝試驗土料的主體模型箱及液體入滲裝置，所述液體入滲裝置供液體入滲至所述主體模型箱內的試驗土料；所述高密度電阻率測定分析系統包括高密度電阻率測定裝置、電極及測試主控電腦，所述高密度電阻率測定裝置分別與所述測試主控電腦及所述電極電連接，所述高密度電阻率測定裝置固定于所述離心旋轉臂，所述電極靠近所述主體模型箱的側壁均勻埋設于所述試驗土料中，所述高密度電阻率測定分析系統與所述土工模型裝置通過所述電極電連接，量測所述主體模型箱的試驗土料的滲流及溶質遷移時實驗者通過所述測試主控電腦遠程發出指令控制量測過程。

所述離心旋轉臂為長方形體，具有一操作臺面，所述高密度電阻率測定裝置及一離心機載主機置于所述離心旋轉臂的所述操作臺面。

所述高密度電阻率測定裝置呈矩形六面體，在其一側面設置有USB接口及導線接口。

所述高密度電阻率測定裝置設置于所述離心旋轉臂的所述操作臺面時，所述高密度電阻率測定裝置的所述側面垂直于所述離心旋轉臂的所述操作臺面，并且平行于所述離心旋轉臂的延伸方向放置。

所述高密度電阻率測定裝置通過固定元件固定于所述操作臺面上，固定點靠近所述離心旋轉軸設置。

所述高密度電阻率測定裝置通過導線與所述電極電連接，所述高密度電阻率測定裝置與所述導線采用卡槽式連接方式連接。

所述離心旋轉軸位于所述操作臺面的中間部位，并且支撐該操作臺面。頂?部設有離心軸向滑環，所有通訊、油路、管路主要通過滑環接入離心機。

所述離心旋轉臂的遠離所述離心旋轉軸的一端部具有吊籃，另一端放置配重。

所述液體入滲裝置包括儲液箱及氣壓入滲控制裝置，所述儲液箱盛裝有液體，所述儲液箱及所述氣壓入滲控制裝置通過軟管連接，所述氣壓入滲控制裝置通過軟管與所述主體模型箱內的試驗土料連接。

所述儲液箱為透明箱體，包括底部、側壁及頂部，所述側壁設置有刻度，所述頂部設置有進氣孔，進氣孔內套設有進氣管，所述進氣管在所述進氣孔中可上下移動。