[發明專利]一種粘性土水下休止角的測量裝置及其方法

有效

• 申請號: 202010883230.2
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111998757B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 顧磊;倪福生;李洪彬;黃佳麗;夏保琴
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G01B5/24
• 分類號: G01B5/24;G01N11/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 丁濤

本發明公開了一種粘性土水下休止角的測量裝置及其方法，包括支撐腿、基礎平臺、閥門、噴管、潛水泵和連接管；所述支撐腿與基礎平臺活動連接；所述噴管設置在基礎平臺上，所述閥門設置在噴管上；所述潛水泵設置在基礎平臺下方的平臺上，所述潛水泵通過連接管與噴管相連接。本發明結構簡單，操作流程簡易，測量時間短，搬運方便，有利于休止角的快速測量，測量方法既適用于現場，又可用于實驗室。

技術領域

本發明涉及一種粘性土水下休止角的測量裝置及其方法，屬于水利工程土工結構與基礎領域。

背景技術

水下休止角表示水下邊坡穩定時坡面水與水平面的夾角，反映了組成邊坡顆粒間的相互作用力，是邊坡整體力學性質的一個重要基本參數，在水下工程中得到了廣泛而普遍的應用。尤其在水工結構的穩定性設計、水下護坡的挖掘施工、涉水工程引起的河床沖刷形態預測等事務中，水下休止角均為可量化的指導性參數，具有非常重要的應用價值。

現有測量水下休止角的方法有自然落淤法、圓盤法、漏斗法、抽板法等，但此類方法都是針對散體進行設計，測量時需將土樣取至實驗室。由于顆粒間相互作用或粘性膠接物的存在，粘性土的整體特性與顆粒的散體特性差別較大，故采用上述方法所測值無法反應粘性土的實際水下休止角。而且，在許多工程施工時，水體紊動程度高，采用傳統方法獲得的水下休止角過小。這些因素都給工程預測帶來較大誤差，甚至會造成嚴重的工程事故。盡管現有研究針對水下休止角獲得了一些經驗或半經驗的公式，但并無統一結果，尤其對粘性土水下休止角的測量研究更加少見。因此迫切需要一種可以直接測量粘性土水下休止角的方法。

發明內容

本發明涉的目的在于提供一種粘性土水下休止角的測量裝置及其方法，結構簡單，測量過程簡便高效。

為達到上述目的，本發明所采取的技術方案是:

一種粘性土水下休止角的測量裝置，包括支撐腿、基礎平臺、閥門、噴管、潛水泵和連接管；所述支撐腿與基礎平臺活動連接；所述噴管設置在基礎平臺上，所述閥門設置在噴管上；所述潛水泵設置在基礎平臺下方的平臺上，所述潛水泵通過連接管與噴管相連接；

所述支撐腿包括轉軸、內撐桿、緊定螺栓和伸縮腿；所述伸縮腿為中空管，伸縮腿套設在內撐桿外部；所述內撐桿與伸縮腿之間通過緊定螺栓連接；

所述基礎平臺包括下板、上板、卡扣、連桿和泵架；所述上板中心設有定位孔，所述下板與上板通過連桿固定連接；所述卡扣焊接在上板下方，所述泵架焊接于下板上方；

所述噴管安裝于基礎平臺上的定位孔中，所述噴管包括定位板、鋼管和噴嘴；所述噴嘴設置在鋼管下方，所述定位板與鋼管焊接。

優選地，所述定位板大小與上板的定位孔大小相匹配。

優選地，所述潛水泵底部設有法蘭，所述潛水泵通過底部法蘭與泵架的圓環螺栓連接。

優選地，所述基礎平臺的上板上設有水平測試裝置。

優選地，所述水平測試裝置包括相互垂直的兩個水平泡。

一種粘性土水下休止角的測量方法，包括以下步驟：

S1.連接測量裝置各組成部分，放置于待測區域，在基礎平臺上放置配重以確保整體裝置的穩定；

S2.調節支撐腿的高度與角度，使潛水泵入口位于水下，并且配合水平測試裝置使上板處于水平位置；

S3.啟動潛水泵，根據水深和床面土質特性，通過閥門或潛水泵轉速調節噴嘴出口流量與壓強；

S4.采用水下照相機和水下測深工具或者待水排干后利用游標卡尺等長度測量工具，測得沖坑深度與沖坑直徑；

S5.根據下式計算粘性土的水下休止角α：