一种模拟桩基水力侵蚀的透明土实验装置

本技术涉及土体侵蚀，特别涉及一种模拟桩基水力侵蚀的透明土实验装置。

背景技术：

1、水力侵蚀是土体及其组成物在降水、地下水等因素的作用下发生破坏、剥离、沉积等现象。水力侵蚀在造成水土流失的同时，还会对生态环境造成污染。

2、土石混合体作为一种力学性质极不均匀的材料，其在发生水力侵蚀时的过程往往具有较大的复杂性和不确定性，在现场自然条件下进行观测往往十分困难，而目前已有的水力侵蚀实验很难通过试验观测得到土石混合体在水力侵蚀作用下的破坏过程，从而导致实验现象无法被准确观测得到，进而给土石混合体材料在水力侵蚀作用下破坏机理的探究造成了瓶颈。

3、鉴于此，需要研发一种能够有效观测水力侵蚀过程的实验装置。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种模拟桩基水力侵蚀的透明土实验装置，以解决现有技术中存在的问题。

2、为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种模拟桩基水力侵蚀的透明土实验装置，包括4个透明承台、试样装载系统、侵蚀动力驱动系统和侵蚀过程观测系统。

3、所述试样装载系统包括可拆卸透明试样槽。所述可拆卸透明试样槽整体为矩形箱体。所述可拆卸透明试样槽中分层填筑有透明土。所述可拆卸透明试样槽相对的两侧侧壁上设置有对接孔。

4、所述侵蚀动力驱动系统包括油箱ⅰ、油箱ⅱ、油箱ⅲ、油泵和管道。所述油箱ⅰ、油箱ⅱ和油箱ⅲ中灌注有冲刷用油。所述冲刷用油与透明土的孔隙液体材质相同。

5、所述4个透明承台间隔布置。每个透明承台下方均布置有镂空支架。所述镂空支架托举透明承台。所述4个透明承台上依次放置有油箱ⅰ、可拆卸透明试样槽、油箱ⅱ和油箱ⅲ。所述可拆卸透明试样槽与油箱ⅰ以及油箱ⅱ通过管道连通。所述油箱ⅱ与油箱ⅲ通过管道连通。所述油箱ⅲ与油箱ⅰ通过管道连通。所述油箱ⅰ、可拆卸透明试样槽、油箱ⅱ和油箱ⅲ组成闭合循环回路。所述管道与油泵连通提供动力驱动。所述油泵具有变频器。

6、所述侵蚀过程观测系统包括激光器、镜面和工业相机。所述激光器、镜面和工业相机均位于可拆卸透明试样槽外侧。所述镜面倾斜布置在可拆卸透明试样槽下方。所述发射的激光经镜面反射后在透明土中形成激光平面。所述工业相机的机拍摄方向位于激光平面的法线方向。

7、进一步，所述试样装载系统还包括法兰和螺栓。所述可拆卸透明试样槽的对接孔与油箱ⅰ以及油箱ⅱ连通，对接位置处采用法兰和螺栓连接并嵌有止水带，确保冲刷用油在管道205内部正常流动。

8、进一步，所述管道的管路上设置有流量计监测冲刷用油流量。

9、进一步，所述管道具有冲洗阀。

10、进一步，所述激光器放置在可移动推进器上。

11、进一步，所述可拆卸透明试样槽和透明承台选用亚克力材质。

12、进一步，所述镂空支架采用轻质金属材质。

13、本实用新型的技术效果是毋庸置疑的：操作简便，操作成功率高，克服了水力侵蚀观测过程的复杂性和不确定性，实现了对水力侵蚀过程的有效观测及精准观测；通过利用由透明石英砂和冲刷用油组成的透明土具有与真实土体材料相似的力学性质的特点，能够模拟真实土石混合体材料水力侵蚀的过程以及含石量、块石尺寸、固结压力等对水力侵蚀的影响，揭示土石混合体发生水力侵蚀的内在机理。

技术特征：

1.一种模拟桩基水力侵蚀的透明土实验装置，其特征在于：包括4个透明承台(2)、试样装载系统(100)、侵蚀动力驱动系统(200)和侵蚀过程观测系统(300)；

2.根据权利要求1所述的一种模拟桩基水力侵蚀的透明土实验装置，其特征在于：所述试样装载系统(100)还包括法兰(102)和螺栓(103)；所述可拆卸透明试样槽(101)的对接孔与油箱ⅰ(201)以及油箱ⅱ(202)连通，对接位置处采用法兰(102)和螺栓(103)连接并嵌有止水带。

3.根据权利要求1所述的一种模拟桩基水力侵蚀的透明土实验装置，其特征在于：所述管道(205)的管路上设置有流量计(206)。

4.根据权利要求1所述的一种模拟桩基水力侵蚀的透明土实验装置，其特征在于：所述管道(205)具有冲洗阀。

5.根据权利要求1所述的一种模拟桩基水力侵蚀的透明土实验装置，其特征在于：所述激光器(301)放置在可移动推进器上。

6.根据权利要求1所述的一种模拟桩基水力侵蚀的透明土实验装置，其特征在于：所述可拆卸透明试样槽(101)和透明承台(2)选用亚克力材质。

7.根据权利要求1所述的一种模拟桩基水力侵蚀的透明土实验装置，其特征在于：所述镂空支架(1)采用轻质金属材质。

技术总结技术提供一种模拟桩基水力侵蚀的透明土实验装置。该透明土实验装置包括装置支架、承台、设于支架上的试样装载系统、设于试样装在系统两侧及下部的侵蚀动力驱动系统、设于试样装在系统下部的侵蚀过程观测系统，其中试样装载系统与侵蚀动力驱动系统通过管道组成闭合循环回路。该装置能够模拟土石混合体材料水力侵蚀的过程并探究含石量、块石尺寸、固结压力等因素对水力侵蚀的影响，实现对水力侵蚀过程的有效观测及精准观测，揭示土石混合体发生水力侵蚀的内在机理。技术研发人员：仉文岗,田城航,张勇,侯钦文,王华安,刘犇,任明龙受保护的技术使用者：重庆大学技术研发日：20231229技术公布日：2024/9/19