[發明專利]可變上覆壓力下土體接觸沖刷試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 201910439228.3
• 申請日: 2019-05-24
• 公開（公告）號: CN110243715A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 王琛;張力;梁發云;趙高文
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;G01N33/24
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳;李耀霞

1.一種可變上覆壓力下土體接觸沖刷試驗裝置，其特征在于：包括壓力室、試樣盒、試樣加壓設備(9)、試樣加壓通道(10)、入口端流量計(7)、試樣加壓通道閥門(30)、入口端壓力傳感器(33)、壓力室加壓設備(12)、壓力室加壓通道閥門(31)、變頻水泵(14)、沖刷出口通道(13)、沖刷出口通道閥門(8)、出口端流量計(32)、出口端壓力傳感器(28)、圖像采集設備；

試樣盒可拆卸地安裝在壓力室內；試樣盒中可拆卸地設置兩個帶濾網(16)的多孔隔板(17)，兩個多孔隔板(17)將試樣盒內部空間依次分隔為試樣盒入口端、試樣盒裝樣部和試樣盒出口端；

試樣盒裝樣部用以盛放試樣，且其頂部通過橡膠膜(15)密封；試樣包括粗顆粒和細顆粒，細顆粒填裝在下，粗顆粒填裝在上；粗顆粒的粒徑小于試樣盒裝樣部的尺寸并大于多孔隔板(17)的孔徑，細顆粒的粒徑大于濾網(16)的孔徑并小于多孔隔板(17)的孔徑；試樣盒入口端處的濾網(16)覆蓋整個多孔隔板(17)，試樣盒出口端處的濾網(16)僅覆蓋細顆粒填裝部分的多孔隔板(17)；

試樣盒入口端的頂部安裝有入口端壓力傳感器(33)，試樣盒出口端的頂部安裝有出口端壓力傳感器(28)；試樣盒入口端通過試樣加壓通道(10)與壓力室外的試樣加壓設備(9)連通，試樣加壓通道(10)上安裝有入口端流量計(7)和試樣加壓通道閥門(30)；試樣盒出口端通過沖刷出口通道(13)與壓力室外的變頻水泵(14)連接，沖刷出口通道(13)上安裝有沖刷出口通道閥門(8)和出口端流量計(32)；

壓力室頂部安裝有頂蓋閥(5)和排氣閥(6)，壓力室通過壓力室加壓通道(11)與壓力室外的壓力室加壓設備(12)連通，壓力室加壓通道(11)上安裝有壓力室加壓通道閥門(31)；

壓力室側壁為透明的，圖像采集設備設置在壓力室側壁外，其包括粒子圖像測速裝置(26)、高速攝像機(27)，粒子圖像測速裝置(26)用以跟蹤和測量接觸沖刷發生后流場中粒子移動速度，高速攝像機(27)用以記錄試驗現象。

2.根據權利要求1所述的可變上覆壓力下土體接觸沖刷試驗裝置，其特征在于：壓力室包括底座(1)、頂蓋(2)、壓力室螺栓(3)、壓力室側壁(4)；

頂蓋(2)上安裝頂蓋閥(5)和排氣閥(6)，頂蓋(2)下方安裝壓力室側壁(4)，頂蓋(2)通過壓力室螺栓(3)與底座(1)連接；

底座(1)為凸臺結構，凸臺結構的中央為試樣盒承臺，凸臺結構的外緣依次連接壓力室側壁(4)和壓力室螺栓(3)；壓力室側壁(4)與凸臺結構的連接處設置有橡膠墊片(29)，橡膠墊片(29)內嵌在凸臺結構中。

3.根據權利要求1所述的可變上覆壓力下土體接觸沖刷試驗裝置，其特征在于：試樣盒包括試樣盒側壁(19)、連接板(23)；

試樣盒側壁(19)安裝在連接板(23)上，且試樣盒側壁(19)與連接板(23)之間設置有止水橡膠(22)；連接板(23)可拆卸地安裝在底座(1)上。

4.根據權利要求3所述的可變上覆壓力下土體接觸沖刷試驗裝置，其特征在于：試樣盒側壁上設置有插槽，兩個多孔隔板(17)通過插槽可拆卸地安裝在試樣盒中，兩個多孔隔板(17)的上部內側各自設置一塊覆膜隔板(18)，覆膜隔板(18)的三面分別粘貼于試樣盒側壁前側、試樣盒側壁后側以及試樣盒頂部，兩塊覆膜隔板(18)之間設置橡膠膜(15)，橡膠膜(15)粘貼在兩塊覆膜隔板(18)及試樣盒側壁(19)的內側。

5.根據權利要求1所述的可變上覆壓力下土體接觸沖刷試驗裝置，其特征在于：試樣加壓通道(10)、壓力室加壓通道(11)、沖刷出口通道(13)均穿設在底座(1)中。

6.根據權利要求1所述的可變上覆壓力下土體接觸沖刷試驗裝置，其特征在于：粗顆粒采用透明的大直徑塑料顆粒(20)，細顆粒采用有色的小直徑塑料顆粒(21)。