[發明專利]一種利用水工模型模擬粘性土起動沖刷的方法

有效

• 申請號: 201910136354.1
• 申請日: 2019-02-25
• 公開（公告）號: CN109781563B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 許琳娟;李軍華;江恩慧;趙萬杰;王遠見;田世民;張向萍;趙險峰;趙新建;黃鴻海;蔣思奇;張楊;張超凡;章博;程婭靜
• 申請（專利權）人: 黃河水利委員會黃河水利科學研究院
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種利用水工模型模擬粘性土起動沖刷的方法，屬于水利技術領域，IPC分類號為E02B1/00。該方法采用的試驗裝置包括粘性土沖刷裝置、水槽、水槽連接裝置和拍攝裝置，所述拍攝裝置設置在所述水槽上部，所述水槽連接裝置設置在所述水槽的下部，所述粘性土沖刷裝置通過所述水槽連接裝置與水槽連接。本發明的模擬方法能很好的進行粘性土的起動沖刷模擬試驗，清楚地拍攝粘性土的沖刷情況，并進行精確的數據測量，還避免了沖刷水槽進氣對試驗精度造成影響，操作方便。

技術領域

本發明涉及一種利用水工模型模擬粘性土起動沖刷的方法，屬于水利技術領域，其IPC分類號為E02B1/00。

背景技術

黃河屬于多沙河流，河岸往往存在有很多膠泥層，由于河流中水沙變化、水沙來源區域不同，以及粗細泥沙沉積過程不同，導致地層結構不同，造成不同土質結構組成不同河岸，而不同土體結構河岸對河流抗沖刷能力不同，導致出現畸形河勢和河岸坍塌等現象，而畸形河勢和河岸坍塌等又會造成黃河下游的河勢不穩，引發一系列問題。研究河岸粘性土的抗沖性對于治黃實踐具有重大的理論意義和實用價值。

粘性土是一種細顆粒土，顆粒粒徑極細，顆粒間的相互作用及其復雜，它的物理特性與其含水量有密切的關系。一般將塑性指數大于10的土稱為粘性土；在靜水或緩慢的流水環境中沉積、經生物化學作用形成、天然含水量大于液限、天然空隙比大于1.5的粘性土稱為淤泥。

粘性土起動沖刷試驗中，需要觀察水槽中粘性土樣的沖刷情況，并測量一系列試驗數據，這就使得粘性土樣的放置成為關鍵。在以往試驗中，往往由于放置粘性土樣的裝置與水槽連接不好而漏水，或粘性土沖刷不起動，或不能及時觀測粘性土起動現象，導致試驗觀測精度不準或試驗不能順利進行。

發明內容

本發明針對起動沖刷試驗中粘性土樣不好放置、影響試驗整體模擬精度及進度的問題，發明一種粘性土起動沖刷試驗模擬方法，以滿足粘性土起動沖刷試驗的精度和進度要求。本發明的技術解決方案如下：

一種利用水工模型模擬粘性土起動沖刷的方法，包括：

步驟一、設置水工模型：

所述水工模型包括粘性土沖刷裝置、水槽、水槽連接裝置和拍攝裝置，所述拍攝裝置設置在所述水槽上部，所述水槽連接裝置設置在所述水槽的下部，所述粘性土沖刷裝置通過所述水槽連接裝置與水槽連接。

所述粘性土沖刷裝置包括上托盤、下托盤、鍍鋅螺絲、有機透明玻璃法蘭、鋼珠、有機透明玻璃管、密封鋼管、絲桿和把手。

所述鋼珠鑲嵌在上托盤1底部，通過鋼珠將上托盤和下托盤連接。所述有機透明玻璃法蘭包括上法蘭和下法蘭，所述有機透明玻璃管設置在所述上法蘭和下法蘭之間。

所述密封鋼管上端設有不銹鋼法蘭，所述不銹鋼法蘭和所述有機透明玻璃法蘭的下法蘭通過鍍鋅螺絲連接固定。所述密封鋼管的底端和所述不銹鋼法蘭中間均設有與所述絲桿的外徑相匹配的通孔。所述把手設置在所述絲桿的下端，所述絲桿從下至上依次穿過所述密封鋼管底端的通孔、所述不銹鋼法蘭的通孔和所述有機透明玻璃管，所述絲桿上端與所述下托盤固定連接。在所述密封鋼管底端的通孔處設有內絲螺母。在所述不銹鋼法蘭的所述通孔的上部和下部各設有一個圓形凹槽，兩個所述圓形凹槽內各設有一個骨架油封。

所述水槽連接裝置包括水槽底部有機透明玻璃管和位于所述水槽底部有機透明玻璃管底端的水槽連接法蘭，所述水槽的底部設有與所述水槽底部有機透明玻璃管匹配的開口。所述水槽底部有機透明玻璃管分別與所述水槽的開口部位及所述水槽連接法蘭固定連接。

所述拍攝裝置包括照明光源和攝像機，所述照明光源設置在所述水槽內側壁上，所述攝像機通過平行角鋼固定在水槽的支架上。

步驟二、放置粘性土樣：

轉動把手使上托盤下降到能夠放置粘性土樣的高度，用環刀取出制備好的粘性土樣放置到上托盤上；