[发明专利]渗流应力耦合内管涌渗透可视化模型试验装置及方法

摘要

本发明公开了一种渗流应力耦合内管涌渗透可视化模型试验装置及试验方法。试验装置由变水头控制及液体循环系统、垂直加载渗透系统、激光控制系统和图像采集系统4个部分组成，能够开展非稳定渗流在不同应力、不同细料含量、不同级配等状态下内管涌渗透试验研究以及渗流过程中的颗粒流失及变形破坏特征研究。本发明还提供一种渗流应力耦合模拟侵蚀型内管涌的可视化试验方法，具体通过变水头控制及液体循环系统，对垂直加载渗透系统中处于应力场下的管涌土样施加水头差，实现渗流‑侵蚀‑应力三场耦合内管涌试验。本发明工序简明、制作简单、可直接深入观察、经济可操作性强，从而可以初步揭示渗流应力耦合内管涌细观机理，为后续研究提供试验基础。

主权项

1.一种渗流应力耦合内管涌渗透可视化模型试验装置，其特征是，包括变水头控制及液体循环系统、垂直加载渗透系统、激光控制系统和图像采集系统，所述变水头控制及液体循环系统通过进流管和出流管与垂直加载渗透系统相连接，并通过水泵维持循环；所述的垂直加载渗透系统利用反力架和若干千斤顶对模型箱内的试样施加竖直向下的荷载，所述出流管处设置有流量计，所述模型箱侧壁均匀布设有若干组微型孔压计及土压力传感器，所述垂直加载渗透系统的透明土样区中装入透明土、透明液及荧光粒子代表骨架颗粒、液体及填充颗粒；所述的激光控制系统使激光透过光纤聚焦透镜产生共面集中的激光，融合透明土、激光激发荧光、示踪综合效应获取不同截面骨架及填充颗粒轮廓；所述的图像采集系统利用模型箱后的LED光源照射来提高图像识别度，并利用模型箱前的高速相机进行动态拍摄，以捕捉细颗粒运移特征及内部结构性变化。