[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

摘要

本申请提供一种可变上覆压力下土体接触冲刷试验装置及试验方法，包括压力室、水力加压设备、试样盒、图像采集设备等。水力加压设备用以向试样盒中的试样施加不同的水力梯度，模拟不同的渗流条件；试样盒两端为进水通道和冲刷出口通道；进水通道和冲刷出口通道安装有流量计；加压和冲刷通道上安装有阀门和压力传感器，压力传感器用于检测试样两端的水压力；图像采集设备用以记录接触冲刷发生演变的全过程。与现有技术相比，本申请可以在实验室内模拟可变上覆压力作用下不同粗细粒径比土层接触冲刷的发生条件和演变规律，可根据试验要求选择颗粒粒径比、上覆压力、水力梯度，可操作性强，能细观地观测颗粒在不同上覆压力及水头差下的渗蚀破坏机理。

主权项

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。