[实用新型]土样侵蚀率冲刷试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及土石坝溃坝研究技术领域，特别涉及一种用于土石坝土样侵蚀测量土样冲刷试验的土样侵蚀率冲刷试验装置。

背景技术

据资料统计，洪水漫顶是土石坝溃坝的主要原因之一，约占到溃坝总数的49％，而其中水力冲刷是土石坝漫顶的诱因和主导因素，因此筑坝材料的侵蚀速率是土石坝溃坝研究中的重要参数。

目前，土石坝土样的侵蚀测量常用的方法是流槽试验，测定土样作为渠道基底材料，通过模拟水流冲刷测量侵蚀率，其中比较有代表性的是J.L.Briaud的Erosion Function Apparatus(EFA)设备，它有着一套完善的计算理论，也被多个科研机构所采用，并且其也是美国水利工程第18号通告中推荐的冲刷测试设备。EFA装置的的基本工作原理是通过标准Shelby tube获取试样并放置于水槽装置中，设置水流量为一恒定值，并抬升试样1mm，测试冲刷1mm试样所需要的时间，从而得到侵蚀率，依次改变水流流速，从而得到不同流速下的侵蚀性能与剪应力的关系，剪应力可运用达西定律由水流量换算得到。

利用EFA设备虽可获得土样的侵蚀速率，但EFA设备由于自身结构及工作原理仍存在如下的不足，其一，设备价格昂贵；其二，由于装样设备Shelby tube的尺寸，导致仅能测试直径小于10mm的颗粒组成的试样；其三，试验过程中为通过肉眼判断升起的试样是否被冲走，然而由于土石料的不均匀性，冲刷过程中试样表面凹凸不平，使得观察结果不够精确；其四，EFA设备通过活塞将试样顶出，当活塞顶出的试样不足以供应冲刷，也即冲刷速度大于试样被顶出的速度时，测得的冲刷值存在一个上限值，该值等于活塞的最大升降速度，所以该设备无法测试如非粘性土等抗冲性较差的试样。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种土样侵蚀率冲刷试验装置，以能够用于土样的冲刷测试试验。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种土样侵蚀率冲刷试验装置，包括控制单元，还包括：

机架；

桶体，固定于所述机架上；

水流驱动单元，设于所述机架上，所述水流驱动单元具有转动设置在所述机架上、且一端伸于所述桶体中的转轴，以及设于所述机架上并与所述转轴传动连接的旋转驱动部，在所述转轴位于所述桶体内的一端连接有叶轮；

土样承载单元，相对于所述桶体固定布置，所述土样承载单元具有顶部开口于所述桶体内的土样室，以及设于所述土样室底部、以将装载于所述土样室内的土样顶出的顶出机构；

循环过滤单元，与所述桶体内成回路连接，所述循环过滤单元具有和所述桶体相连接的管路，以及串设于所管路上的泵送部和过滤部；

图像采集单元，与所述控制单元联接，并对应于所述土样承载单元布置，以对装载于所述土样室处的土样进行图像采集。

进一步的，所述土样承载单元位于所述桶体的底部，所述桶体的桶壁和底部可拆卸设置，还包括：

升降单元，设于所述机架上，并可与所述桶体的桶壁相连，以对拆卸状态下的所述桶壁进行升降。

进一步的，所述叶轮可具有沿所述转轴轴向的位置调节。

进一步的，于所述桶体的桶壁上设有至少一个为透明状的观察窗，所述土样承载单元靠近于所述桶壁设置、并布置于其一所述观察窗处，所述图像采集单元对应于所述土样承载单元而位于所述观察窗外。

进一步的，在所述桶体的底部、靠近其中心处设有呈环状、而以辐射状发出照明光线的照明部。

进一步的，所述图像采集单元采用Logitech C920高清摄像头。

进一步的，所述顶出机构包括设于所述土样室底部、并可沿所述土样室深度方向滑动的滑块，与所述滑块传动连接的直线驱动部，以及对所述滑块的滑动位移进行检测的检测部。

进一步的，所述直线驱动部为电机，所述检测部采用光栅计数器。

进一步的，在所述管路上串设有储水箱，所述泵送部位于所述储水箱中，所述过滤部包括连接于所述桶体与所述储水箱之间的沉淀桶。

进一步的，在所述机架上设有水准泡，并于所述机架的底部设有高度可调的支撑地脚。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：