CN110879287A - 板间距可调节的赫尔-肖氏薄板试验仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板间距可调节的赫尔‑肖氏薄板试验仪器，包括设置在环形金属板内的下有机玻璃板和上有机玻璃板；下有机玻璃板的上面设有设在一环形槽内的环形金属块，环形金属块周围设有海绵，环形金属块底部设有调整螺栓；上、下有机玻璃板之间通过多个固定螺栓实现非接触连接；上、下有机玻璃板与环形金属板之间形成一密闭的储水槽；上有机玻璃板设有通孔，储水槽设有出水排气口、孔压传感器接口和进水口。向两板间填入饱和砂，可以得到与塞尺厚度对应的饱和砂层；试验时，水从进水口流入到储水槽中，再通过海绵进入试样，侵蚀试样后从出水口流出。本发明可以调节两板的间距，探究板间距的改变对所做试验结果的影响机理。

Description

板间距可调节的赫尔-肖氏薄板试验仪器

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，涉及一种板间距可调节的赫尔-肖氏薄板试验仪器。

背景技术

赫尔-肖氏薄板试验仪器具有紧凑的结构，可以模拟在流体力学的二元潜在力的流动。由于赫尔-肖氏薄板试验仪器采用的是有机玻璃板，故对于试验过程具有很好的可视化性能，且能够通过相机来记录试验目标的变化过程，同时两块板之间的间距较小，能够保证流体为层流。赫尔-肖氏薄板试验仪器用于砂土的渗流侵蚀试验时，将饱和砂均匀的填入板中孔隙后，令水流通过，可以观察饱和砂的侵蚀情况。

由赫尔-肖氏薄板试验仪器的特点可以知道，观察的试验结果和两块玻璃板的间隙大小有密切关系，而传统的赫尔-肖氏薄板试验仪器的两有机玻璃板间的距离是不可以改变调节的，这意味着一套薄板试验仪器只能做一组与之厚度对应的试验，而当实际要求得到多组不同的试验结果时，传统的赫尔-肖氏薄板试验仪器便不能够满足要求。

发明内容

针对上述现有技术，本发明在传统赫尔-肖氏薄板试验仪器的基础上，设计一种板间距可以调节的赫尔-肖氏薄板试验仪器，可以按照试验要求人为地控制两板的间距，探究板间距的改变对所做试验结果的影响机理。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种板间距可调节的赫尔-肖氏薄板试验仪器，包括环形金属板，所述环形金属板的底部自下而上的设有第一内沿板和第二内沿板，所述第一内沿板的内径小于所述第二内沿板的内径，所述第一内沿板上自下而上的设有下有机玻璃板和上有机玻璃板；所述下有机玻璃板的上面设有一个环形槽，所述环形槽内设有环形金属块，所述环形金属块与环形槽的侧壁之间设有海绵；所述环形槽内沿周向均布有多个纵向螺纹孔，每个螺纹孔内均设有与所述环形金属块底部接触的调整螺栓；所述上有机玻璃板与所述下有机玻璃板之间通过周向均布的多个固定螺栓实现非接触连接；所述第二内沿板的上表面低于所述下有机玻璃板的上表面；所述下有机玻璃板与所述第二内沿板的侧表面之间设有下密封圈，所述上有机玻璃板与所述环形金属板的内表面之间设有上密封圈；所述下有机玻璃板与所述环形金属板之间形成一环形的储水槽；所述上有机玻璃板设有通孔，所述储水槽的顶部设有多个出水排气口，所述储水槽的底部设有孔压传感器接口和进水口；每个出水排气孔均配有旋塞和进水口均设有堵塞，

进一步讲，本发明所述的板间距可调节的赫尔-肖氏薄板试验仪器，其中：

所述环形槽与所述下有机玻璃板为同轴设置、且尽可能的位于下有机玻璃板的外缘。

所述储水槽是一个由所述下有机玻璃板的外表面、上有机玻璃板的底面、环形金属板的内表面和第二内沿板的上表面所为围成的空间。

试验前，所述通孔为填砂口；试验时，所述通孔为出水口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)由于本发明的试验仪器采用的均为无色透明有机玻璃板，故能够很好地观察两板间流体的流动情况。

(2)本发明的试验仪器结构稳定，密封性较好，可靠性高，能够有效地消除因渗漏而造成的压力消散，故试验中测量流体的压力结果能够比较接近实际值。

(3)本发明的试验仪器采用圆盘外形，流体从侧向流入，与其他形状相比更容易使流体等压地流入到两板间的孔隙。

(4)本发明的试验仪器中的两块有机玻璃板的间距大小可以通过改变两有机玻璃板所夹塞尺的厚度尺寸进行控制，得到不同板间距条件下的多组试验结果。

(5)本发明的试验仪器采用的海绵在进行饱和砂的渗流试验时在允许水流通过的同时，还能阻止砂的外漏。

附图说明

图1为本发明板间距可调节的赫尔-肖氏薄板试验仪器的结构俯视图；

图2为本发明将上有机玻璃板移除后的俯视图；

图3为图1中A-A剖切截面的剖视图；

图4为图1中B-B剖切截面的剖视图；

图中：1-环形金属板，2-储水槽，3-上密封圈，4-固定螺栓，5-上有机玻璃板，6-通孔，7-环形金属块，8-孔压传感器接口，9-调整螺栓，10-下有机玻璃板，11-下密封圈，12-进水口，13-出水排气口，14-海绵，15-下固定螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1至图4所示，本发明提出的一种板间距可调节的赫尔-肖氏薄板试验仪器，包括环形金属板1，所述环形金属板1的底部自下而上的设有第一内沿板和第二内沿板，所述第一内沿板的内径小于所述第二内沿板的内径，所述第一内沿板上自下而上的设有下有机玻璃板10和上有机玻璃板5，所述下有机玻璃板10和上有机玻璃板5均采用无色透明有机玻璃材料。

所述下有机玻璃板10的上面设有一个环形槽，如图2所示，所述环形槽与所述下有机玻璃板为同轴设置，且尽可能的位于下有机玻璃板10的外缘。所述环形槽内设有环形金属块7，所述环形金属块7与环形槽的侧壁之间设有海绵14；所述环形槽内沿周向均布有多个纵向螺纹孔，每个螺纹孔内均设有与所述环形金属块7底部接触的调整螺栓9；通过旋转调整螺栓9抬起环形金属块7，使环形金属块7与上有机玻璃板5接触，这样可在撤去塞尺之后将上有机玻璃板5拆掉后，可以通过环形金属块7记住拆板之前上下有机玻璃板两板的间距。所述上有机玻璃板5与所述下有机玻璃板10之间通过周向均布的多个固定螺栓4实现非接触连接，并保持相对位置不变，板间距的大小可以由夹在两板间的塞尺决定。

所述第二内沿板的上表面低于所述下有机玻璃板10的上表面；所述下有机玻璃板10与所述第二内沿板的侧表面之间设有下密封圈11，所述上有机玻璃板5与所述环形金属板1的内表面之间设有上密封圈3；为了保证装置的密闭性，从而在所述下有机玻璃板10与所述环形金属板1之间形成一环形的储水槽2，即所述储水槽2是一个由所述下有机玻璃板10的外表面、上有机玻璃板5的底面、环形金属板1的内表面和第二内沿板的上表面所为围成的空间。所述储水槽2的顶部设有多个出水排气口13，出水排气口13用于排去储水槽2中的空气，所述储水槽2的底部设有孔压传感器接口8和进水口12，每个出水排气孔13均配有旋塞和进水口12均设有堵塞。所述孔压传感器接口8可用于接孔压传感器，实时测得流体的压力；所述上有机玻璃板5设有通孔6，试验前，所述通孔6为填砂口；试验时，所述通孔6为出水口，利用本发明中的该出水口和进水口12可以与外界水管相连。

实际操作时，先进行赫尔-肖氏薄板试验仪器的顶升工作。下有机玻璃板10清洗干净后将其中间部分放置在平台上，并使调整螺栓9悬空，以免使螺栓压坏。在下有机玻璃板10四周边缘放置六片1mm厚度的塞尺后，将上有机玻璃板5盖上，并转动六根固定螺栓4固定上下两块有机玻璃板，为保证有机玻璃板平整，要求用固定扭矩的电动扳手转动固定螺栓4，此时上下有机玻璃板的板间距为1mm。旋转调整螺栓9顶升环形金属块7，使之顶升至上有机玻璃板5处。用厚度为0.02mm的塞尺检验环形金属块7和上有机玻璃板5的接触情况，保证两者无缝接触。将固定螺栓4拆下，移去上有机玻璃板5和1mm厚塞尺，完成顶升工作。

将下有机玻璃板10和上有机玻璃板5依次放入水中后用固定螺栓4固定，保证两板(上有机玻璃板5和下有机玻璃板10)间充满水且没有气泡后从水中拿出放置在水平平台上，然后通过通孔6(此时作为填砂口)向两板间填入饱和砂，从而可以得到厚度为1mm的饱和砂层。填砂完毕后再将两板放入水中，并放置在环形金属板1上，用力使两板与环形金属板1紧密接触，形成一个圆柱整体。此时，将水管与进水口12相连，将孔压传感器与孔压传感器接口8相连。将整个试验仪器拿出水后，排尽储水槽2中的空气后，旋紧出水排气口13的堵塞。然后将试验仪器放在三角支架上，保持通孔6为开放状态。为记录试验过程，在固定螺栓4上放置圆形无影灯，可以避免由于无影灯可能碰撞上有机玻璃板5而对饱和砂试样造成扰动，再将照相机放置在下有机玻璃板10下方，然后就可进行饱和砂的渗流侵蚀试验。试验过程中水从进水口12流入到储水槽2中，再通过海绵14进入试样，侵蚀试样后从出水口(通孔6)流出。

试验完成后，旋开出水排气口13的堵塞，拔去进水管和孔压传感器，使储水槽2中的水通过进水口12和孔压传感器接口8排出。将环形金属板1与两板分离，转开固定螺栓4使两板(上有机玻璃板5和下有机玻璃板10)分离，回收砂试样后清洗试验仪器各部分，以便下次使用。

综上，本发明试验仪器通过改变两板所夹塞尺的厚度，板间距可控，且通过调整螺栓9抬起环形金属块7可以记住板间距；向两板间填入饱和砂，可以得到与塞尺厚度对应的饱和砂层；仪器组装后若其中还有空气，可通过出水排气口13排出；试验时，水从设置在环形金属板1上的进水口12流入到储水槽2中，再通过海绵14进入试样，侵蚀试样后从出水口(通孔6)流出，孔压传感器接口8可接通孔压传感器实时监测仪器中的流体压力值。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种板间距可调节的赫尔-肖氏薄板试验仪器，其特征在于，包括环形金属板(1)，所述环形金属板(1)的底部自下而上的设有第一内沿板和第二内沿板，所述第一内沿板的内径小于所述第二内沿板的内径，所述第一内沿板上自下而上的设有下有机玻璃板(10)和上有机玻璃板(5)；

所述下有机玻璃板(10)的上面设有一个环形槽，所述环形槽内设有环形金属块(7)，所述环形金属块(7)与环形槽的侧壁之间设有海绵(14)；所述环形槽内沿周向均布有多个纵向螺纹孔，每个螺纹孔内均设有与所述环形金属块(7)底部接触的调整螺栓(9)；

所述上有机玻璃板(5)与所述下有机玻璃板(10)之间通过周向均布的多个固定螺栓(4)实现非接触连接；

所述第二内沿板的上表面低于所述下有机玻璃板(10)的上表面；所述下有机玻璃板(10)与所述第二内沿板的侧表面之间设有下密封圈(11)，所述上有机玻璃板(5)与所述环形金属板(1)的内表面之间设有上密封圈(3)；所述下有机玻璃板(10)与所述环形金属板(1)之间形成一环形的储水槽(2)；

所述上有机玻璃板(5)设有通孔(6)，所述储水槽(2)的顶部设有多个出水排气口(13)，所述储水槽(2)的底部设有孔压传感器接口(8)和进水口(12)；每个出水排气孔(13)均配有旋塞和进水口(12)均设有堵塞。

2.根据权利要求1所述的板间距可调节的赫尔-肖氏薄板试验仪器，其特征在于，所述环形槽与所述下有机玻璃板为同轴设置，且尽可能的位于下有机玻璃板(10)的外缘。

3.根据权利要求1所述的板间距可调节的赫尔-肖氏薄板试验仪器，其特征在于，所述储水槽(2)是一个由所述下有机玻璃板(10)的外表面、上有机玻璃板(5)的底面、环形金属板(1)的内表面和第二内沿板的上表面所为围成的空间。

4.根据权利要求1所述的板间距可调节的赫尔-肖氏薄板试验仪器，其特征在于，试验前，所述通孔(6)为填砂口；试验时，所述通孔(6)为出水口。

5.根据权利要求1所述的板间距可调节的赫尔-肖氏薄板试验仪器，其特征在于，所述下有机玻璃板(10)和上有机玻璃板(5)均采用无色透明有机玻璃材料。

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