[发明专利]一种粘性土水下休止角的测量装置及其方法

说明书

本发明公开了一种粘性土水下休止角的测量装置及其方法，包括支撑腿、基础平台、阀门、喷管、潜水泵和连接管；所述支撑腿与基础平台活动连接；所述喷管设置在基础平台上，所述阀门设置在喷管上；所述潜水泵设置在基础平台下方的平台上，所述潜水泵通过连接管与喷管相连接。本发明结构简单，操作流程简易，测量时间短，搬运方便，有利于休止角的快速测量，测量方法既适用于现场，又可用于实验室。

技术领域

本发明涉及一种粘性土水下休止角的测量装置及其方法，属于水利工程土工结构与基础领域。

背景技术

水下休止角表示水下边坡稳定时坡面水与水平面的夹角，反映了组成边坡颗粒间的相互作用力，是边坡整体力学性质的一个重要基本参数，在水下工程中得到了广泛而普遍的应用。尤其在水工结构的稳定性设计、水下护坡的挖掘施工、涉水工程引起的河床冲刷形态预测等事务中，水下休止角均为可量化的指导性参数，具有非常重要的应用价值。

现有测量水下休止角的方法有自然落淤法、圆盘法、漏斗法、抽板法等，但此类方法都是针对散体进行设计，测量时需将土样取至实验室。由于颗粒间相互作用或粘性胶接物的存在，粘性土的整体特性与颗粒的散体特性差别较大，故采用上述方法所测值无法反应粘性土的实际水下休止角。而且，在许多工程施工时，水体紊动程度高，采用传统方法获得的水下休止角过小。这些因素都给工程预测带来较大误差，甚至会造成严重的工程事故。尽管现有研究针对水下休止角获得了一些经验或半经验的公式，但并无统一结果，尤其对粘性土水下休止角的测量研究更加少见。因此迫切需要一种可以直接测量粘性土水下休止角的方法。

发明内容

本发明涉的目的在于提供一种粘性土水下休止角的测量装置及其方法，结构简单，测量过程简便高效。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案是:

一种粘性土水下休止角的测量装置，包括支撑腿、基础平台、阀门、喷管、潜水泵和连接管；所述支撑腿与基础平台活动连接；所述喷管设置在基础平台上，所述阀门设置在喷管上；所述潜水泵设置在基础平台下方的平台上，所述潜水泵通过连接管与喷管相连接；

所述支撑腿包括转轴、内撑杆、紧定螺栓和伸缩腿；所述伸缩腿为中空管，伸缩腿套设在内撑杆外部；所述内撑杆与伸缩腿之间通过紧定螺栓连接；

所述基础平台包括下板、上板、卡扣、连杆和泵架；所述上板中心设有定位孔，所述下板与上板通过连杆固定连接；所述卡扣焊接在上板下方，所述泵架焊接于下板上方；

所述喷管安装于基础平台上的定位孔中，所述喷管包括定位板、钢管和喷嘴；所述喷嘴设置在钢管下方，所述定位板与钢管焊接。

优选地，所述定位板大小与上板的定位孔大小相匹配。

优选地，所述潜水泵底部设有法兰，所述潜水泵通过底部法兰与泵架的圆环螺栓连接。

优选地，所述基础平台的上板上设有水平测试装置。

优选地，所述水平测试装置包括相互垂直的两个水平泡。

一种粘性土水下休止角的测量方法，包括以下步骤：

S1.连接测量装置各组成部分，放置于待测区域，在基础平台上放置配重以确保整体装置的稳定；

S2.调节支撑腿的高度与角度，使潜水泵入口位于水下，并且配合水平测试装置使上板处于水平位置；

S3.启动潜水泵，根据水深和床面土质特性，通过阀门或潜水泵转速调节喷嘴出口流量与压强；

S4.采用水下照相机和水下测深工具或者待水排干后利用游标卡尺等长度测量工具，测得冲坑深度与冲坑直径；

S5.根据下式计算粘性土的水下休止角α：