[實用新型]土樣侵蝕率沖刷試驗裝置

有效

• 申請號: 201720546100.3
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN206804425U
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 陳祖煜;劉啟旺;于沭;馬立秋;王秋生;徐澤平;鄭大同;陳淑婧;李相南;王琳;沙培駿;周興波
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01N3/06
• 分類號: G01N3/06;G01N3/56
• 代理公司: 石家莊旭昌知識產權代理事務所(特殊普通合伙)13126
• 代理人: 蘇娟

技術領域

本實用新型涉及土石壩潰壩研究技術領域，特別涉及一種用于土石壩土樣侵蝕測量土樣沖刷試驗的土樣侵蝕率沖刷試驗裝置。

背景技術

據資料統計，洪水漫頂是土石壩潰壩的主要原因之一，約占到潰壩總數的49％，而其中水力沖刷是土石壩漫頂的誘因和主導因素，因此筑壩材料的侵蝕速率是土石壩潰壩研究中的重要參數。

目前，土石壩土樣的侵蝕測量常用的方法是流槽試驗，測定土樣作為渠道基底材料，通過模擬水流沖刷測量侵蝕率，其中比較有代表性的是J.L.Briaud的Erosion Function Apparatus(EFA)設備，它有著一套完善的計算理論，也被多個科研機構所采用，并且其也是美國水利工程第18號通告中推薦的沖刷測試設備。EFA裝置的的基本工作原理是通過標準Shelby tube獲取試樣并放置于水槽裝置中，設置水流量為一恒定值，并抬升試樣1mm，測試沖刷1mm試樣所需要的時間，從而得到侵蝕率，依次改變水流流速，從而得到不同流速下的侵蝕性能與剪應力的關系，剪應力可運用達西定律由水流量換算得到。

利用EFA設備雖可獲得土樣的侵蝕速率，但EFA設備由于自身結構及工作原理仍存在如下的不足，其一，設備價格昂貴；其二，由于裝樣設備Shelby tube的尺寸，導致僅能測試直徑小于10mm的顆粒組成的試樣；其三，試驗過程中為通過肉眼判斷升起的試樣是否被沖走，然而由于土石料的不均勻性，沖刷過程中試樣表面凹凸不平，使得觀察結果不夠精確；其四，EFA設備通過活塞將試樣頂出，當活塞頂出的試樣不足以供應沖刷，也即沖刷速度大于試樣被頂出的速度時，測得的沖刷值存在一個上限值，該值等于活塞的最大升降速度，所以該設備無法測試如非粘性土等抗沖性較差的試樣。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型旨在提出一種土樣侵蝕率沖刷試驗裝置，以能夠用于土樣的沖刷測試試驗。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種土樣侵蝕率沖刷試驗裝置，包括控制單元，還包括：

機架；

桶體，固定于所述機架上；

水流驅動單元，設于所述機架上，所述水流驅動單元具有轉動設置在所述機架上、且一端伸于所述桶體中的轉軸，以及設于所述機架上并與所述轉軸傳動連接的旋轉驅動部，在所述轉軸位于所述桶體內的一端連接有葉輪；

土樣承載單元，相對于所述桶體固定布置，所述土樣承載單元具有頂部開口于所述桶體內的土樣室，以及設于所述土樣室底部、以將裝載于所述土樣室內的土樣頂出的頂出機構；

循環過濾單元，與所述桶體內成回路連接，所述循環過濾單元具有和所述桶體相連接的管路，以及串設于所管路上的泵送部和過濾部；

圖像采集單元，與所述控制單元聯接，并對應于所述土樣承載單元布置，以對裝載于所述土樣室處的土樣進行圖像采集。

進一步的，所述土樣承載單元位于所述桶體的底部，所述桶體的桶壁和底部可拆卸設置，還包括：

升降單元，設于所述機架上，并可與所述桶體的桶壁相連，以對拆卸狀態下的所述桶壁進行升降。

進一步的，所述葉輪可具有沿所述轉軸軸向的位置調節。

進一步的，于所述桶體的桶壁上設有至少一個為透明狀的觀察窗，所述土樣承載單元靠近于所述桶壁設置、并布置于其一所述觀察窗處，所述圖像采集單元對應于所述土樣承載單元而位于所述觀察窗外。

進一步的，在所述桶體的底部、靠近其中心處設有呈環狀、而以輻射狀發出照明光線的照明部。

進一步的，所述圖像采集單元采用Logitech C920高清攝像頭。

進一步的，所述頂出機構包括設于所述土樣室底部、并可沿所述土樣室深度方向滑動的滑塊，與所述滑塊傳動連接的直線驅動部，以及對所述滑塊的滑動位移進行檢測的檢測部。

進一步的，所述直線驅動部為電機，所述檢測部采用光柵計數器。

進一步的，在所述管路上串設有儲水箱，所述泵送部位于所述儲水箱中，所述過濾部包括連接于所述桶體與所述儲水箱之間的沉淀桶。

進一步的，在所述機架上設有水準泡，并于所述機架的底部設有高度可調的支撐地腳。

相對于現有技術，本實用新型具有以下優勢：