[發(fā)明專(zhuān)利]一種離心機(jī)模擬旱澇急轉(zhuǎn)工況分析裂縫滲流的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910432665.2
• 申請(qǐng)日: 2019-05-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110133225A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉偉;馬福恒;胡江;霍吉祥;俞揚(yáng)峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局南京水利科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G01N33/24
• 分類(lèi)號(hào): G01N33/24;G01N15/08
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 劉艷艷;董建林

本發(fā)明公開(kāi)了一種離心機(jī)模擬旱澇急轉(zhuǎn)工況分析裂縫滲流的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，裝置包括模型箱、干旱模擬系統(tǒng)、降雨模擬系統(tǒng)、圖像采集裝置、工況切換系統(tǒng)；模型箱內(nèi)填筑有壩體模型，壩體模型上埋設(shè)有多組傳感器，用于采集壩體模型埋設(shè)點(diǎn)處的土壤水分、基質(zhì)吸力、孔隙水壓力；干旱模擬系統(tǒng)，用于進(jìn)行加熱失水，實(shí)現(xiàn)壩體模型的干旱模擬；降雨模擬系統(tǒng)，用于提供水源進(jìn)行噴水，實(shí)現(xiàn)壩體模型的降雨模擬；工況切換系統(tǒng)，用于獲取采集的壩體模型的圖像信息，對(duì)圖像中壩體模型的裂縫進(jìn)行識(shí)別分析裂縫擴(kuò)展情況，并根據(jù)裂縫擴(kuò)展情況，判斷是否將干旱工況切換為降雨工況，根據(jù)判斷結(jié)果，發(fā)出信號(hào)控制干旱模擬系統(tǒng)、降雨模擬系統(tǒng)工作或停止工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土工離心試驗(yàn)研究壩體防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離心機(jī)模擬旱澇急轉(zhuǎn)工況分析裂縫滲流的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

長(zhǎng)時(shí)間的干旱導(dǎo)致土體失水收縮產(chǎn)生裂縫，尤其在全球變暖、城市熱島效應(yīng)和旱澇災(zāi)害日漸頻繁發(fā)生的背景下，土體開(kāi)裂現(xiàn)象日趨普遍。作為壩體防滲體系的重要組成部分，粘質(zhì)土體（鋪蓋、斜墻等）的防滲性能關(guān)乎大壩滲流安全，而粘質(zhì)土相對(duì)較脆弱，在干旱過(guò)程中鋪蓋及斜墻往往裸露于外，持續(xù)干旱中會(huì)出現(xiàn)裂縫，裂縫的產(chǎn)生破壞了防滲體的完整性，尤其對(duì)于厚度較薄的鋪蓋，在大旱中會(huì)有被裂縫貫穿的威脅，隨后遭遇旱澇急轉(zhuǎn)工況時(shí)存在嚴(yán)重的滲流安全隱患。

土工離心機(jī)是巖土工程物理模擬試驗(yàn)的一種試驗(yàn)設(shè)備，能模擬土工結(jié)構(gòu)的受力、變形和破壞，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案，對(duì)比分析數(shù)值計(jì)算結(jié)果，直觀呈現(xiàn)工程運(yùn)行形態(tài)，在水利及巖土工程領(lǐng)域有較大的應(yīng)用前景。但目前對(duì)于特殊工況的模擬，離心機(jī)試驗(yàn)中多為先在常重力加速度下設(shè)置某一工況后再進(jìn)行N倍加速度模擬，變換工況時(shí)一般需將模型調(diào)整為常重力加速度進(jìn)行切換。

因此，需要研究出一種持續(xù)N倍加速度下工況自動(dòng)切換的離心機(jī)試驗(yàn)裝置，對(duì)進(jìn)一步模擬出與工程實(shí)際相符的試驗(yàn)結(jié)果具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種離心機(jī)模擬旱澇急轉(zhuǎn)工況分析裂縫滲流的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，能夠在持續(xù)N倍加速度下模擬及切換旱澇急轉(zhuǎn)工況，獲取試驗(yàn)過(guò)程中裂縫變化情況以及水庫(kù)壩坡基質(zhì)吸力、孔隙水壓力變化規(guī)律。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種離心機(jī)模擬旱澇急轉(zhuǎn)工況分析裂縫滲流的試驗(yàn)裝置，包括模型箱、干旱模擬系統(tǒng)、降雨模擬系統(tǒng)、圖像采集裝置、工況切換系統(tǒng)；

所述模型箱采用透明材質(zhì)，且上端開(kāi)口；所述模型箱內(nèi)填筑有壩體模型，所述壩體模型包括壩體前部粘土鋪蓋、壩體上部粘土斜墻、壩體后部透水層、壩體底部透水層；

所述壩體模型上埋設(shè)有多組傳感器，用于采集壩體模型埋設(shè)點(diǎn)處的土壤水分、基質(zhì)吸力、孔隙水壓力；

所述模型箱底部開(kāi)設(shè)有一個(gè)或多個(gè)可選開(kāi)啟或閉合的排水孔，用于便于進(jìn)行排水試驗(yàn)；

所述干旱模擬系統(tǒng)，用于對(duì)壩體模型進(jìn)行加熱失水，實(shí)現(xiàn)壩體模型的干旱模擬；

所述降雨模擬系統(tǒng)，用于對(duì)壩體模型提供水源進(jìn)行噴水，實(shí)現(xiàn)壩體模型的降雨模擬；

所述圖像采集裝置，用于對(duì)壩體模型進(jìn)行圖片采集；

所述工況切換系統(tǒng)，用于獲取壩體模型的圖像信息，對(duì)圖像中壩體模型的裂縫進(jìn)行識(shí)別分析裂縫擴(kuò)展情況，并根據(jù)裂縫擴(kuò)展情況，判斷是否將干旱工況切換為降雨工況，根據(jù)判斷結(jié)果，發(fā)出信號(hào)控制干旱模擬系統(tǒng)、降雨模擬系統(tǒng)工作或停止工作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心機(jī)模擬旱澇急轉(zhuǎn)工況分析裂縫滲流的試驗(yàn)裝置，所述工況切換系統(tǒng)默認(rèn)先進(jìn)行干旱工況，根據(jù)判斷結(jié)果發(fā)出信號(hào)，信號(hào)輸出端與繼電器轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的輸入端相連，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的輸出端分別與干旱模擬系統(tǒng)、降雨模擬系統(tǒng)相連。