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原文传递土体渗流破坏和处理的演示装置及试验方法

专利名称：	土体渗流破坏和处理的演示装置及试验方法
摘要：	本发明一种土体渗流破坏和处理演示装置，包括供水单元和试样演示单元，供水单元包括基座、升降板、支架、电机、控制器和供水筒，支架设置在基座上，升降板由电机驱动沿支架上下滑动，供水筒设置在升降板上，电机运动的信号通过电缆线传送至控制器，供水筒上连接有出水阀门；试样演示单元包括台垫、试样筒、滤网、第一砂样器、第二砂样器以及第三砂样器，试样筒设置在台垫上，滤网设置在试样筒的底部，第一、第二以及第三砂样器依次设置，试样筒底部连接有和进水阀门通过水管相连通的进水阀门。本发明实现了水力梯度的实时显示，并通过不同方式直观展示了流砂或管涌的处理方法，可显著提高展示效果，加强对渗流破坏及其处理方法的理解。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河南;41
申请人：	河南大学
发明人：	边汉亮;李豪伟;张建伟;赫中营
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910437201.0
公开号：	CN110220831A
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	475004 河南省开封市金明区金明大道1号
主权项：	1.一种土体渗流破坏和处理演示装置，包括供水单元和试样演示单元，其特征在于：所述供水单元包括基座(1)、升降板(2)、支架(3)、电机(4)、控制器(6)和供水筒(7)，所述支架(3)设置在所述基座(1)上，所述升降板(2)由所述电机(4)驱动沿所述支架(3)上下滑动，所述供水筒(7)设置在所述升降板(2)上，所述电机(4)运动的信号通过电缆线(5)传送至所述控制器(6)，所述供水筒(7)上连接有出水阀门(9)；所述试样演示单元包括台垫(11)、试样筒(12)、滤网(13)、第一砂样器(14)、第二砂样器(15)以及第三砂样器(16)，试样筒(12)设置在所述台垫(11)上，所述滤网(13)设置在所述试样筒(12)的底部，所述第一砂样器(14)、第二砂样器(15)以及第三砂样器(16)依次设置，所述试样筒(12)底部连接有进水阀门(10)；所述出水阀门(9)和进水阀门(10)通过水管(18)相连通。 2.根据权利要求1所述的土体渗流破坏和处理演示装置，其特征在于：所述供水单元还包括不锈钢箍(8)。 3.根据权利要求1所述的土体渗流破坏和处理演示装置，其特征在于：所述试样演示单元还包括隔水板(17)，所述隔水板(17)设置在所述滤网(13)和第三砂样器(16)之间。 4.根据权利要求1所述的土体渗流破坏和处理演示装置，其特征在于：所述滤网(13)包括网面和设置在网面下方的钢块。 5.一种土体渗流破坏试验方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、在第一砂样器(14)、第二砂样器(15)和第三砂样器(16)内均放置级配相同的砂粒并压密；步骤2、将步骤1中放置好沙粒的第一砂样器(14)、第二砂样器(15)和第三砂样器(16)依次放入试样筒(12)内，砂样总高度为L；步骤3、依次打开进水阀门(10)和出水阀门(9)，通过控制器(6)调整供水筒(7)的位置，根据水头差与砂样总高度L的比值计算出水力梯度i，并在所述控制器(6)的显示屏上实时显示；步骤4、所述供水筒(7)达到某一高度时，砂样在渗流力作用下，土颗粒发生悬浮、移动，即为流砂现象，此时对应的水力梯度为临界水力梯度icr。 6.一种土体渗流破坏处理试验方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、在第一砂样器(14)、第二砂样器(15)和第三砂样器(16)内装入粗粒径砂样压密，采用权利要求5所述的一种土体渗流破坏试验方法，计算并记录其临界水力梯度icr1；步骤2、在第一砂样器(14)、第二砂样器(15)和第三砂样器(16)内装入细粒径砂样并压实至与所述步骤1中粗颗粒相同密实度，采用权利要求5所述的一种土体渗流破坏试验方法，计算并记录其临界水力梯度icr2；步骤3、比较icr1和icr2。 7.一种土体渗流破坏试验方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、在第一砂样器(14)、第二砂样器(15)和第三砂样器(16)中分别装入不同级配粒径的砂样，砂样的粒径依次由细到粗，且细砂样粒径小于粗砂样之间的孔隙；步骤2、将步骤1中放置好沙粒的第一砂样器(14)、第二砂样器(15)和第三砂样器(16)依次放入试样筒(12)内，所述第一砂样器(14)最靠近所述试样筒(12)底部；步骤3、依次打开进水阀门(10)和出水阀门(9)，通过控制器(6)调整供水筒(7)的高度，当供水筒(7)达到一定高度时，观测到砂样中细颗粒流出，砂样自下往上逐渐形成一贯通的水流通道，即为管涌现象，演示土体达到管涌破坏的临界状态，记录此时供水筒(7)的高度，作为临界水头位置。 8.一种土体渗流破坏处理试验方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、在第一砂样器(14)、第二砂样器(15)和第三砂样器(16)中分别装入不同级配粒径的砂样，砂样的粒径依次由细到中再到粗，且任一层的砂样颗粒都不允许穿过相邻较粗一层的孔隙；步骤2、将步骤1中放置好沙粒的第一砂样器(14)、第二砂样器(15)和第三砂样器(16)依次放入试样筒(12)内，所述第一砂样器(14)最靠近所述试样筒(12)底部；步骤3、通过控制器(6)调整供水筒(7)的位置，在达到权利要求7中记录的临界水头位置后，观测砂样的变化；步骤4、继续调高所述供水筒(7)的高度，增大水头差，观测砂样的变化。 9.一种土体渗流破坏处理试验方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、在第一砂样器(14)、第二砂样器(15)和第三砂样器(16)中分别装入不同级配粒径的砂样，砂样的粒径依次由细到粗，且细砂样粒径小于粗砂样之间的孔隙；步骤2、将步骤1中放置好沙粒的第一砂样器(14)、第二砂样器(15)和第三砂样器(16)依次放入试样筒(12)内，所述第一砂样器(14)最靠近所述试样筒(12)底部；步骤3、所述第一砂样器(14)放置在过滤网(13)上，且所述第三砂样器(16)和过滤网(13)之间放置隔水板(17)；步骤4、通过控制器(6)调整供水筒(7)的位置，在达到权利要求7中记录的临界水头位置后，观测砂样的变化。
所属类别：	发明专利