[发明专利]可变上覆压力下土体接触冲刷试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种可变上覆压力下土体接触冲刷试验装置，其特征在于：包括压力室、试样盒、试样加压设备(9)、试样加压通道(10)、入口端流量计(7)、试样加压通道阀门(30)、入口端压力传感器(33)、压力室加压设备(12)、压力室加压通道阀门(31)、变频水泵(14)、冲刷出口通道(13)、冲刷出口通道阀门(8)、出口端流量计(32)、出口端压力传感器(28)、图像采集设备；

试样盒可拆卸地安装在压力室内；试样盒中可拆卸地设置两个带滤网(16)的多孔隔板(17)，两个多孔隔板(17)将试样盒内部空间依次分隔为试样盒入口端、试样盒装样部和试样盒出口端；

试样盒装样部用以盛放试样，且其顶部通过橡胶膜(15)密封；试样包括粗颗粒和细颗粒，细颗粒填装在下，粗颗粒填装在上；粗颗粒的粒径小于试样盒装样部的尺寸并大于多孔隔板(17)的孔径，细颗粒的粒径大于滤网(16)的孔径并小于多孔隔板(17)的孔径；试样盒入口端处的滤网(16)覆盖整个多孔隔板(17)，试样盒出口端处的滤网(16)仅覆盖细颗粒填装部分的多孔隔板(17)；

试样盒入口端的顶部安装有入口端压力传感器(33)，试样盒出口端的顶部安装有出口端压力传感器(28)；试样盒入口端通过试样加压通道(10)与压力室外的试样加压设备(9)连通，试样加压通道(10)上安装有入口端流量计(7)和试样加压通道阀门(30)；试样盒出口端通过冲刷出口通道(13)与压力室外的变频水泵(14)连接，冲刷出口通道(13)上安装有冲刷出口通道阀门(8)和出口端流量计(32)；

压力室顶部安装有顶盖阀(5)和排气阀(6)，压力室通过压力室加压通道(11)与压力室外的压力室加压设备(12)连通，压力室加压通道(11)上安装有压力室加压通道阀门(31)；

压力室侧壁为透明的，图像采集设备设置在压力室侧壁外，其包括粒子图像测速装置(26)、高速摄像机(27)，粒子图像测速装置(26)用以跟踪和测量接触冲刷发生后流场中粒子移动速度，高速摄像机(27)用以记录试验现象。

2.根据权利要求1所述的可变上覆压力下土体接触冲刷试验装置，其特征在于：压力室包括底座(1)、顶盖(2)、压力室螺栓(3)、压力室侧壁(4)；

顶盖(2)上安装顶盖阀(5)和排气阀(6)，顶盖(2)下方安装压力室侧壁(4)，顶盖(2)通过压力室螺栓(3)与底座(1)连接；

底座(1)为凸台结构，凸台结构的中央为试样盒承台，凸台结构的外缘依次连接压力室侧壁(4)和压力室螺栓(3)；压力室侧壁(4)与凸台结构的连接处设置有橡胶垫片(29)，橡胶垫片(29)内嵌在凸台结构中。

3.根据权利要求1所述的可变上覆压力下土体接触冲刷试验装置，其特征在于：试样盒包括试样盒侧壁(19)、连接板(23)；

试样盒侧壁(19)安装在连接板(23)上，且试样盒侧壁(19)与连接板(23)之间设置有止水橡胶(22)；连接板(23)可拆卸地安装在底座(1)上。

4.根据权利要求3所述的可变上覆压力下土体接触冲刷试验装置，其特征在于：试样盒侧壁上设置有插槽，两个多孔隔板(17)通过插槽可拆卸地安装在试样盒中，两个多孔隔板(17)的上部内侧各自设置一块覆膜隔板(18)，覆膜隔板(18)的三面分别粘贴于试样盒侧壁前侧、试样盒侧壁后侧以及试样盒顶部，两块覆膜隔板(18)之间设置橡胶膜(15)，橡胶膜(15)粘贴在两块覆膜隔板(18)及试样盒侧壁(19)的内侧。

5.根据权利要求1所述的可变上覆压力下土体接触冲刷试验装置，其特征在于：试样加压通道(10)、压力室加压通道(11)、冲刷出口通道(13)均穿设在底座(1)中。

6.根据权利要求1所述的可变上覆压力下土体接触冲刷试验装置，其特征在于：粗颗粒采用透明的大直径塑料颗粒(20)，细颗粒采用有色的小直径塑料颗粒(21)。