[發(fā)明專利]一種穿堤無壓涵管接觸滲流破壞的可視化試驗裝置與方法

有效

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• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112697673B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫東亞;姚秋玲;劉昌軍;丁留謙;馬強;張順福
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 趙萬凱

1.一種穿堤無壓涵管接觸滲流破壞的可視化試驗裝置，其特征在于：包括試驗箱（1）、上游水頭調(diào)節(jié)模塊、下游流量采集模塊和下游出砂量采集模塊，所述試驗箱（1）水平方向的側(cè)板上開設(shè)有進水口（13），所述試驗箱（1）的頂部開口并利用可拆卸的上蓋板（11）封閉，所述試驗箱（1）的進水口（13）連接有進水管（4），所述進水管（4）的另一端與上游水頭調(diào)節(jié)模塊連接；所述試驗箱（1）內(nèi)靠近進水口（13）的位置設(shè)置有將試驗箱（1）內(nèi)部空間進行分割的透水的滲濾組件（2）；所述試驗箱（1）內(nèi)固定有水平設(shè)置并與滲濾組件（2）垂直的涵管（3），所述涵管（3）與試驗箱（1）的側(cè)壁緊貼，所述涵管（3）與試驗箱（1）可拆卸連接，所述涵管（3）遠離滲濾組件（2）的一端穿過試驗箱（1）的側(cè)壁伸出到試驗箱（1）外部，所述涵管（3）伸出到試驗箱（1）外部的一端開口形成滲流出口（31），所述涵管（3）的滲流出口（31）處與下游流量采集模塊連接；所述涵管（3）位于滲濾組件（2）與試驗箱（1）靠近涵管（3）的滲流出口（31）的側(cè)壁之間的部分開設(shè)有模擬涵管（3）破損的滲流孔（32）；所述試驗箱（1）的側(cè)板和上蓋板（11）以及涵管（3）均透明可視化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿堤無壓涵管接觸滲流破壞的可視化試驗裝置，其特征在于：所述試驗箱（1）遠離進水口（13）的側(cè)壁開口并利用可拆卸的側(cè)蓋板（12）封閉；所述側(cè)蓋板（12）上開設(shè)有預留孔（121），所述涵管（3）與所述預留孔（121）配合并從預留孔（121）中穿出，所述預留孔（121）的孔壁與涵管（3）的管壁之間利用密封膠封堵。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的穿堤無壓涵管接觸滲流破壞的可視化試驗裝置，其特征在于：所述上蓋板（11）和側(cè)蓋板（12）利用卡扣組件（7）固定在試驗箱（1）上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿堤無壓涵管接觸滲流破壞的可視化試驗裝置，其特征在于：所述涵管（3）為半圓管且半圓管的平面與試驗箱（1）的內(nèi)壁緊貼，所述滲流孔（32）開設(shè)在涵管（3）的弧形面上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿堤無壓涵管接觸滲流破壞的可視化試驗裝置，其特征在于：所述試驗箱（1）的側(cè)壁和上蓋板（11）上分別設(shè)置有多個測壓管（6），所述測壓管（6）連接有水壓測試模塊。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿堤無壓涵管接觸滲流破壞的可視化試驗裝置，其特征在于：所述滲濾組件（2）包括兩個相對的穿孔濾板（21）以及夾持在濾板（21）之間的滲濾層（22），所述濾板（21）之間利用緊固件連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿堤無壓涵管接觸滲流破壞的可視化試驗裝置，其特征在于：所述試驗箱（1）的上方和側(cè)方均設(shè)置有攝像模塊。

8.一種如權(quán)利要求2-7任一項所述的穿堤無壓涵管接觸滲流破壞的可視化試驗裝置的試驗方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、涵管制作，將制作好的涵管（3）安裝在試驗箱（1）內(nèi)；

S2、裝填土樣，向試驗箱（1）內(nèi)分層裝填土樣，并對土樣進行壓實和飽和處理；

S3、逐級提高水頭，觀察試驗箱（1）內(nèi)土樣變形情況、涵管（3）內(nèi)的滲流和砂樣起動流失情況；

S4、更換不同工況的涵管，重復步驟S2-S3；

S5、根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)和影像，對穿堤無壓涵管接觸滲流破壞的發(fā)展情況和形成機理進行分析。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的穿堤無壓涵管接觸滲流破壞的可視化試驗裝置的試驗方法，其特征在于：S2中，水平裝填土樣，在進行土樣裝填時，水平放置試驗箱（1），取掉上蓋板（11），之后分層裝填土樣；裝填完畢后將上蓋板（11）蓋緊。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的穿堤無壓涵管接觸滲流破壞的可視化試驗裝置的試驗方法，其特征在于：S2中，豎直裝填土樣，在進行土樣裝填時，豎直放置試驗箱（1），取掉側(cè)蓋板（12），之后采用分層水下拋填的方式進行裝樣；裝填完畢后將側(cè)蓋板（12）蓋緊，利用密封膠封閉預留孔（121）的孔壁與涵管（3）的管壁之間的空隙；之后恢復試驗箱（1）到水平位置，土體與上蓋板（11）緊密接觸。