[发明专利]一种测试土体破坏流失的临界水动力条件的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试土体破坏流失的临界水动力条件的方法及装置，特别是一种测试地下水渗入土体空隙中引起土体破坏流失的临界水动力条件的自动化试验装置。

背景技术

当前，地下水渗入土体空隙中引起土体破坏流失的试验并没有直接的装置测试，主要为通过常水头试验、变水头试验测试和针孔试验间接的测试。

这三种方法存在一定的局限性。常水头试验、变水头试验方法和步骤在土工试验方法标准（GBT50123-1999）中有详细的介绍，其主要是测试不同土体的渗透系数。利用常水头和变水头试验装置可以测试土体渗透破坏的临界水力坡降。常水头和变水头试验装置自动化程度低，精度低，误差大，未能满足实际需要。而针孔试验主要是用于分析判断土体分散性程度，只是定性分析土体受到渗透破坏的难易程度，不能实际测出土体破坏的临界条件，而且，针孔试验在我国并没有制定相关试验规范，说明该试验并没有推广使用，存在较大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种测试土体破坏流失的临界水动力条件的方法及装置。本发明具有自动化程度高、精度高、误差小的特点，能满足实际使用的需求。

本发明的技术方案：一种测试土体破坏流失的临界水动力条件的方法，通过提升装置调节亚克力桶中水位的高度依次为H₁、H₂…H_i，使亚克力桶内的水产生相对应的水压依次为P₁、P₂…P_i，水通过软管依次流经第一浊度仪、试样罐内土样中的管道、流量仪和第二浊度仪,当亚克力桶中水位为H_i时，第一浊度仪监测流经管道之前的水的浊度T_i1、流量仪监测流经管道的水的流量Q_i，第二浊度仪监测流经管道之后的水的浊度T_i2，并分别将H_i、T_i1、Q_i和T_i2传入数据采集分析器，并在数据采集分析器中得出H_i- T_i1曲线、H_i- T_i2曲线和H_i-Q_i曲线，当条件1：T_i1＜T_i2和条件2：H_i-Q_i曲线从平缓上升变为突然急剧增加同时出现时，说明在水头H_i作用下的水流引起试样罐内土样发生了破坏性流失，则得出土样被破坏的临界水头H_cr=H_i-1，所对应的流量Q_i-1为临界流量Q_cr，所对应的临界流速V_cr= Q_i-1/A，所述A为管道的横截面积。

前述的测试土体破坏流失的临界水动力条件的方法，通过转动升降手轮来释放或收拢牵引绳从而调节水头托板的高度，控制亚克力桶中水位的高度H_i。

前述的测试土体破坏流失的临界水动力条件的方法，通过进水管向亚克力桶内持续加水，多余部分的水经泄水阀排出，使亚克力桶的水始终保持在固定位置，水压更加稳定。

前述的测试土体破坏流失的临界水动力条件的方法，通过亚克力桶上的红外位移感应器直接得出亚克力桶中水位的高度，并直接传送给数据采集分析器；同时，通过水头托板上的刻度尺对亚克力桶中水位的高度进一步监测，确保数据的可靠性。

一种实现前述的测试土体破坏流失的临界水动力条件的方法的装置，包括有水头提升装置，水头提升装置上设有亚克力桶，亚克力桶的底部连接有软管，软管上依次连接有第一浊度仪、试样罐、流量仪和第二浊度仪，所述试样罐内的进水端为积水腔，另一端设有土样，土样中心的轴向上设有管道，第二浊度仪的一端连接有排水管，所述第一浊度仪、流量仪和第二浊度仪分别连接数据采集分析器。

前述的测试土体破坏流失的临界水动力条件的装置，所述水头提升装置包括有水头支架，水头支架上设有水头托板，所述亚克力桶设于水头托板上，水头托板的上方连接有牵引绳，牵引绳的另一端绕过设于水头支架的顶部盖板下方的第一滑轮和第二滑轮，然后固定在设于水头支架一侧的升降手轮上。

前述的测试土体破坏流失的临界水动力条件的装置，所述亚克力桶上设有泄水阀，顶部盖板上设有进水管。