[實(shí)用新型]基于激光測(cè)試技術(shù)和透明土可視化的管涌試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820053985.8
• 申請(qǐng)日: 2018-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN207937320U
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃博;郭暢;凌道盛;趙宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本實(shí)用新型涉及巖土工程試驗(yàn)領(lǐng)域，旨在提供一種基于激光測(cè)試技術(shù)和透明土可視化的管涌試驗(yàn)裝置。該裝置包括帶透明上面板與側(cè)面板的模型箱，其端部通過供液管連接至上游儲(chǔ)液槽；上面板表面設(shè)有出液口，其上罩設(shè)中空的收集箱，并通過流道接至下游集液槽；下游集液槽中通過抽液泵和抽液管接至上游儲(chǔ)液槽；模型箱的正上方固定安置激光器和面狀光源處理器，在正對(duì)透明側(cè)面板處設(shè)置CCD相機(jī)，CCD相機(jī)通過信號(hào)線連接至計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型有效解決了傳統(tǒng)管涌試驗(yàn)裝置難以觀測(cè)土體內(nèi)部顆粒運(yùn)移情況與管涌通道形成過程、管涌位置不理想導(dǎo)致的激光照射面無法定位管涌、孔隙流體折射率與粘滯度會(huì)隨溫度變化、土顆粒與孔隙流體分離及孔隙流體的循環(huán)使用問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于巖土工程試驗(yàn)領(lǐng)域，特別涉及基于激光測(cè)試技術(shù)和透明土可視化的管涌試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

管涌是堤防、大壩破壞的主要原因，研究管涌發(fā)生機(jī)理有著重要的科學(xué)和實(shí)際工程意義。然而，管涌是發(fā)生在土體內(nèi)部的侵蝕現(xiàn)象，管涌發(fā)展過程的可視化觀測(cè)是學(xué)術(shù)上的一大難題。

傳統(tǒng)管涌試驗(yàn)裝置對(duì)內(nèi)部情況的觀測(cè)主要有四種方法：1.設(shè)置傳感器，通過傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)管涌?jī)?nèi)部情況的間接檢測(cè)。該方法無法實(shí)現(xiàn)真正的觀測(cè)，同時(shí)傳感器本身也對(duì)管涌情況的發(fā)生產(chǎn)生了影響。2.控制試驗(yàn)條件，使管涌現(xiàn)象發(fā)生在模型箱玻璃表面，該方法實(shí)現(xiàn)的管涌并不是真實(shí)且完整的管涌通道。3.使用彩色砂，通過觀察不同色砂的涌出時(shí)間和狀態(tài)判斷內(nèi)部情況，該方法仍是間接的監(jiān)測(cè)方式。4.使用地球物理探測(cè)技術(shù)，通過電法探測(cè)數(shù)據(jù)，反演出管涌通道的發(fā)育情況。該方法適用于真實(shí)的堤壩管涌現(xiàn)場(chǎng)，即大尺寸模型中，同時(shí)需要對(duì)管涌通道形成足夠大小才可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)，成本較高，不適用于室內(nèi)管涌試驗(yàn)。

透明土模型已應(yīng)用于現(xiàn)有巖土工程各個(gè)檢測(cè)技術(shù)中，但將透明土模型應(yīng)用于管涌試驗(yàn)裝置的較少。其原因有：1.管涌發(fā)生位置較難確定，激光照射面無法定位管涌通道； 2.管涌試驗(yàn)不同與其他試驗(yàn)，需要不斷供入孔隙流體，而孔隙流體折射率與粘滯度會(huì)隨溫度變化導(dǎo)致觀測(cè)不理想；3.孔隙流體成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于激光測(cè)試技術(shù)和透明土可視化的管涌試驗(yàn)裝置。

為解決技術(shù)問題，本實(shí)用新型的解決方案是：

提供一種基于激光測(cè)試技術(shù)和透明土可視化的管涌試驗(yàn)裝置，包括用于填充透明土模型的模型箱，該模型箱呈長(zhǎng)方體，包括有機(jī)玻璃板制成的透明上面板和一個(gè)透明側(cè)面板，其余四個(gè)面板均為鋁板；在模型箱的一個(gè)端部面板上設(shè)進(jìn)液孔，進(jìn)液孔通過供液管連接至上游儲(chǔ)液槽的底部開口；在上面板表面設(shè)有出液口，出液口靠近與進(jìn)液孔相對(duì)的模型箱另一端部；該裝置還包括一個(gè)下游集液槽，槽中設(shè)置加熱棒、制冷片、磁力攪拌器和抽液泵，抽液泵的出口通過抽液管接至上游儲(chǔ)液槽，制冷片與制冷壓縮機(jī)連接；在模型箱的出液口上罩設(shè)一個(gè)中空的收集箱，收集箱能分離孔隙流體與透明土顆粒，并通過流道將孔隙流體送至下游集液槽；

在模型箱的正上方固定安置激光器和面狀光源處理器，激光器發(fā)出的束狀激光由后者轉(zhuǎn)換成面狀激光后照射至模型箱的透明上面板；在正對(duì)透明側(cè)面板處設(shè)置CCD相機(jī)，CCD相機(jī)通過信號(hào)線連接至計(jì)算機(jī)。

本實(shí)用新型中，在所述下游集液槽的表面設(shè)有過濾網(wǎng)，從收集箱溢出的孔隙流體經(jīng)過濾后再進(jìn)入下游集液槽；所述加熱棒、制冷片和磁力攪拌器均位于過濾網(wǎng)下方；下游集液槽中裝有溫度傳感器，加熱棒、制冷壓縮機(jī)和溫度傳感器通過電纜接至溫控器。

本實(shí)用新型中，所述流道由一塊弧面凹形有機(jī)玻璃條和兩塊直角梯形有機(jī)玻璃板組成。

本實(shí)用新型中，所述上游儲(chǔ)液槽放置在電動(dòng)升降臺(tái)上，一個(gè)流量計(jì)裝在與其相連的供液管上；所述進(jìn)液孔處設(shè)阻擋透明土顆粒的土工布。

本實(shí)用新型中，在上游儲(chǔ)液槽側(cè)壁設(shè)開口，通過排液管接至下游集液槽。