[实用新型]土工离心模型试验中渗流及溶质迁移量测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及土工离心模型试验中用于渗流及溶质迁移过程的量测装置，尤其涉及应用于土工离心模型试验的、基于高密度电阻率法的渗流及溶质迁移过程量测装置。

背景技术

土工离心模型试验是岩土工程领域非常重要的技术手段，也是渗流及污染物运移等相关问题研究的强有力工具之一。在岩土工程中，土的自重应力通常占支配地位，土的力学特性和水力特性随应力水平而变化。小比尺离心模型试验采用与原型相同的材料，在土工离心机形成的高加速度场中达到与原型相同的应力水平，从而使模型与原型的应力应变相等、变形相似、破坏机理相同，能够再现原型特性，这是其它普通试验手段所无法比拟的。然而，土工离心模型试验中超重力、高速的试验条件对量测设备的适应性和可靠性提出了更高的要求，要想实现三维、无损、实时量测更加困难。

土工离心模型试验等超重力离心环境中现有的水分及溶质迁移过程的量测技术主要包括传感器量测法、图像分析法及取样分析法三类，但这些典型的方法并不能充分满足三维、无损、实时的量测需求。传感器量测法中，传感器探头及传输线路可能干扰土体中渗流及溶质迁移等物理过程，在土体中诱发优势渗流通道。同时，该类方法为单点量测，量测成本较高，并不适于大范围、多断面量测。图像分析法多适用于一维及二维试验观测，不适用于三维试验过程量测。同时，图像分析效果及精度受土料及污染物性质、观测角度及距离等因素影响显著。取样分析法能获得较为准确的介质特性资料，但通常无法进行实时量测及分析，获取的试验过程信息有限，且整体的量测精度会受取样点位置、取样个数等因素影响。

故，岩土工程测试迫切需要发展能够同时满足无损、三维、实时的，且能够适应超重力离心环境并保证高精度的量测方法及量测装置。

实用新型内容

有鉴于此，确有必要提供一种在超重力离心环境下能保证高精度的量测且同时满足无损、三维、实时量测要求的土工离心模型试验中用于量测渗流及溶质迁移的量测装置。

一种土工离心模型试验中渗流及溶质迁移量测装置，其包括：一土工模型装置、一高密度电阻率测定分析系统及一离心机；所述高密度电阻率测定分析系统与所述土工模型装置电连接；所述离心机承载并带动所述高密度电阻率测定分析系统及所述土工模型装置高速旋转；所述离心机包括离心旋转轴、离心机载主机及离心旋转臂，所述离心旋转臂围绕所述离心旋转轴高速旋转；所述土工模型装置设置于离心旋转臂的一端，所述土工模型装置包括用于盛装试验土料的主体模型箱及液体入渗装置，所述液体入渗装置供液体入渗至所述主体模型箱内的试验土料；所述高密度电阻率测定分析系统包括高密度电阻率测定装置、电极及测试主控电脑，所述高密度电阻率测定装置分别与所述测试主控电脑及所述电极电连接，所述高密度电阻率测定装置固定于所述离心旋转臂，所述电极靠近所述主体模型箱的侧壁均匀埋设于所述试验土料中，所述高密度电阻率测定分析系统与所述土工模型装置通过所述电极电连接，量测所述主体模型箱的试验土料的渗流及溶质迁移时实验者通过所述测试主控电脑远程发出指令控制量测过程。

所述离心旋转臂为长方形体，具有一操作台面，所述高密度电阻率测定装置及一离心机载主机置于所述离心旋转臂的所述操作台面。

所述高密度电阻率测定装置呈矩形六面体，在其一侧面设置有USB接口及导线接口。

所述高密度电阻率测定装置设置于所述离心旋转臂的所述操作台面时，所述高密度电阻率测定装置的所述侧面垂直于所述离心旋转臂的所述操作台面，并且平行于所述离心旋转臂的延伸方向放置。

所述高密度电阻率测定装置通过固定元件固定于所述操作台面上，固定点靠近所述离心旋转轴设置。

所述高密度电阻率测定装置通过导线与所述电极电连接，所述高密度电阻率测定装置与所述导线采用卡槽式连接方式连接。

所述离心旋转轴位于所述操作台面的中间部位，并且支撑该操作台面。顶 部设有离心轴向滑环，所有通讯、油路、管路主要通过滑环接入离心机。

所述离心旋转臂的远离所述离心旋转轴的一端部具有吊篮，另一端放置配重。

所述液体入渗装置包括储液箱及气压入渗控制装置，所述储液箱盛装有液体，所述储液箱及所述气压入渗控制装置通过软管连接，所述气压入渗控制装置通过软管与所述主体模型箱内的试验土料连接。

所述储液箱为透明箱体，包括底部、侧壁及顶部，所述侧壁设置有刻度，所述顶部设置有进气孔，进气孔内套设有进气管，所述进气管在所述进气孔中可上下移动。