[发明专利]一种泥沙水下休止角测定仪及其使用方法

说明书

本发明公开了一种泥沙水下休止角测定仪及其使用方法，包括透明主箱体、加沙槽、刻度线、承接板，所述透明主箱体形状为无盖长方体，所述加沙槽与透明主箱体一体成型，位于透明主箱体底面较短边长所在的侧面上，所述加沙槽是侧面为圆弧面的槽，加沙槽的长度与透明主箱体底面宽度相匹配，加沙槽底部与透明主箱体连接部位，开有条形缝，所述刻度线位于透明主箱体的与加沙槽所在侧面相邻的两个侧面的外表面上，这两个侧面上各有两根平行的竖直刻度线，两平行刻度线的水平间距B为定值，出厂时已标定在透明主箱体上，所述承接板固接于透明主箱体内边缘，上表面粘附有表面粗糙的橡胶防滑垫,本发明结构简单，造价低廉，操作简便。

技术领域

本发明涉及泥沙物理参数测量领域，具体涉及一种泥沙水下休止角测定仪及其使用方法。

背景技术

泥沙水下休止角是指处于水面下的泥沙颗粒在重力、浮力以及摩擦力等的综合作用下，可以形成一定角度的倾斜面而不坍塌，这个角度为水下休止角。水下休止角是泥沙颗粒的一个重要参数，在现实中有广泛的应用，如坝前冲刷漏斗的角度问题、护岸工程中岸坡的稳定问题、航道挖槽的优化问题、渠道的最优断面设计等问题。

现常采用的泥沙水下休止角测量方法有自然落淤法和圆盘法。自然落淤法是首先将泡沫容器安置在水平桌面上，在底部挖出一小坑，使固定测杆的螺丝及螺帽陷入其中，使圆盘能紧贴容器底部放置，再取一大塑料袋，在侧面扎数个小孔，装满水，放到容器内，然后将休止角仪放置到固定位置，将沙样通过漏斗沿测杆漏下，使之在圆盘上堆积成丘，待堆积坡面稳定后，刮去边圈上及圆盘周围的泥沙，坡面再次稳定后，从塑料袋壁外将水慢慢吸出，使水位平稳下降，待沙丘顶部接近水面时读出测杆上的高度读数，即可算出坡面角度，观测完毕，将休止角仪提出水面，把堆积的沙样倒回样品袋中，然后取出塑料袋，回收落到袋底的沙样，依此过程重复实验。圆盘法是通过金属圆盘，在水下堆满泥沙，然后缓慢将圆盘抬升出水面，盘上泥沙能够保持稳定的形态后，测量沙堆的顶部至圆盘顶部的高程，然后通过沙堆高程和圆盘半径，即得到泥沙水下休止角。自然落淤法步骤较为繁琐粗糙，操作中容易对泥沙锥体形态造成干扰影响精度；圆盘法从其装置来看，沙浆从高处经软管流下，管口处容易形成射流破坏泥沙锥体坡面形态，因此也会对测量结果造成影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种泥沙水下休止角测定仪及其使用方法，适用于测量泥沙的水下休止角，设备结构简单，造价低廉，操作简便。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种泥沙水下休止角测定仪，包括透明主箱体、加沙槽、刻度线、承接板，所述透明主箱体形状为无盖长方体，所述加沙槽与透明主箱体一体成型，位于透明主箱体底面较短边长所在的侧面上，所述加沙槽是侧面为圆弧面的槽，加沙槽的长度与透明主箱体底面宽度相匹配，加沙槽底部与透明主箱体连接部位，开有条形缝，便于泥沙从加沙槽滑入透明主箱体，所述透明主箱体与加沙槽的材质均为透明的有机玻璃，所述刻度线位于透明主箱体的与加沙槽所在侧面相邻的两个侧面的外表面上，这两个侧面上各有两根平行的竖直刻度线，两平行刻度线的水平间距B为定值，出厂时已标定在透明主箱体上，所述承接板固接于透明主箱体内边缘，距离加沙槽底部的条形缝下方一定高度，所述承接板长度与透明主箱体内边缘宽度相匹配，宽度大于两平行刻度线的间距。

进一步的，所述承接板上表面粘附有表面粗糙的橡胶防滑垫，防止泥沙堆积侧滑对实验结果造成影响。

使用所述泥沙水下休止角测定仪测量泥沙的水下休止角的方法，由以下步骤组成：

(1)将仪器放置在水平桌面上，向透明主箱体内加水，水位超过透明主箱体与加沙槽连接处的条形缝15到20厘米时停止加水；

(2)使用小铲子向加沙槽内加入泥沙，泥沙顺着加沙槽底部的条形缝滑入透明主箱体，在承接板上堆积，当堆积坡度达到泥沙的水下休止角时，泥沙顺着沙堆的斜坡滑落到透明主箱体的底部，此时停止向加沙槽加泥沙；