[实用新型]沙丘沙休止角快速测试仪装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种教学和科研上使用的工具，具体说是一种沙丘沙休止角快速测试仪装置。

背景技术

目前，人们对沙丘沙休止角的测试主要是利用落体成锥的方法(冲击法)。通常是在测试过程中将待测沙丘沙经均匀下料装置以一定的高度自由落下在在方格纸上堆积成锥，多次测量底面直径，求得其半径的平均值R，再测得其锥顶高度H，计算atan(H/R)，经过多次试验，获得同一落体atan(H/R)的平均值，即为该种沙丘沙的休止角。

而在实际沙丘沙休止角的测量过程中，我们观察到，由于沙粒受到自身重力而产生的冲力作用会冲击已形成的沙丘顶部，造成沙丘锥顶会产生削峰的现象，同样，由于沙粒下滑过程的惯性作用会引起沙丘底边的非斜直现象，所以最终导致形成的沙丘不是理想的圆锥形状，其大致剖面可用图1表示。

如果按照准静态休止角的定义，则对测量均值需要作一定的修正。其关系式如下：

式中，表示实际休止角的正切值；h表示堆积圆锥的表观高度；l表示堆积圆锥的表观半径；γ表示冲击法引起的高度偏差；λ表示惯性作用引起的半径偏差；表示实测正切值。

由(1)式可知，在常规测定方法下，由于在沙丘的堆积过程中，一般γ和λ不随l的变化而变化，所以实际的测定数值不等于定义的休止角数值，而小于定义的休止角数值。

由此可见，在休止角的试验测试过程中，不但在对底面半径R和高度H测量时需要多次测量而显得工作量大，而且沙丘锥底面并不一定形成规则的圆形，底面半径R测定存在极大的误差。

同时沙丘在成锥过程中，由于沙砾对沙丘锥顶的冲击造成了沙丘顶部的削峰现象，锥尖会呈现秃顶现象，测试得到的沙丘锥顶高度H小于该锥的实际锥高度；沙砾下滑过程的惯性作用引起的底边非斜直现象，引起沙丘底面半径R的测量值偏大。而沙丘沙休止角的测试精度由底面半径R锥顶高度H的测量精度共同决定，因此，在不同沙丘沙休止角的测试过程中，试验误差差异将在总差异中占有很大的比重。

发明内容

鉴于上述，本实用新型的目的在于提供一种沙丘沙休止角快速测试仪装置。利用该装置能够消除底面半径和锥顶高度的测量误差；提高底面半径和锥顶高度的观测速度，从而实现对沙丘休止角的快速测试。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种沙丘沙休止角快速测试仪装置，是由底座、测试圆盘、含刻度平面镜、探针、漏孔调节旋钮、漏斗、调平螺丝、水平指示气泡、支撑杆、下水平杆、上水平杆、螺杆和螺片组成。调平螺丝安装在底座下方，水平指示仪泡置于底座上方，测试圆盘设置底座中心处，探针垂直固定在测试圆盘底下端面边缘处；平面镜垂直固定底座的后部边缘处，平面镜垂直固定底座的后部边缘处，其上的刻度轴线于探针所形成的面平行于底座左右边线；支撑杆上衔接有下水平杆和上水平杆，下水平杆与漏斗及螺杆相连，相连左端钻孔可使下水平杆相对于支撑杆上下滑动；右钻孔含螺纹，与含螺纹的螺杆相连；上水平杆左端固定于支撑杆上，右端钻孔与螺杆相连，螺杆与上水平杆的相结合部位用螺片固定，漏斗的圆心与测试圆盘的圆心的中心线与底座垂直，漏孔调节旋钮置于漏斗下方。

上述的测试圆盘上端口直径为R，底面直径为R/2。

上述平面镜上刻度的轴线与探针等高且平行，且其刻度尺的零刻度与测试圆盘上口等平。

上述漏斗的圆心与测试圆盘的圆心的中心线与底座垂直。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和产生的有益效果是：

1、如图1-2所示，沙丘在成锥过程中，由于沙砾对沙丘锥顶的冲击造成了沙丘顶部的削峰现象，锥尖会呈现秃顶现象，如测试仪探针位于圆盘中央，探针埋进沙丘的高度h小于该锥的实际锥高H，因此沙丘休止角的计算值偏小。而在本装置中，为消除这一误差，将探针置于偏离测试圆盘中心径向距圆周边缘R/2处(图3)，由于探针直径(d＝1mm)非常小，探针对沙层流动无滞留作用，根据三角形相似原理，该锥体与底面所构成的内角(休止角)可用公式计算，因此，成功消除了这种误差的存在，其中H₀为径向距圆周边缘R/2处沙丘的高度。