CN203821298U - 一种研究不透水坝体底部渗流破坏的模型试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种研究不透水坝体底部渗流破坏的模型试验装置，该装置主要由主体试验槽、坝体模拟装置、上游水位提供装置、数据采集***四部分组成。通过逐级提高水头观察渗流可以模拟实际堤坝工程上游水位的升高对坝体底部渗流的影响；通过改变坝体模拟装置的两个矩形隔水板的角度与矩形板底部的间距可以用来模拟具体不同形状参数的坝体结构；通过连接计算机终端的液位传感器与百分表则能够实时监控坝体底部发生渗流时渗流场、位移场。综上，本装置可为实际堤坝渗流模拟提供理论指导，也可以作为岩土工程与水利工程教学与科研实验之用。
Description
技术领域
本实用新型涉及水利工程物理模型试验领域，具体地说是一种研究不透水坝体底部渗流破坏的模型试验装置。
背景技术
渗流问题是坝体安全的关键，水利水电工程中堤坝的发展史也就是渗流理论和渗流控制理论的发展史。对于水利水电工程中最广泛的水库、坝堤的安全问题，渗流破坏更为突出，在国内外的坝体失事原因调查中占45%左右。大坝和堤防的防洪、灌溉、发电、供水、航运、旅游和改善生态等综合效益巨大，是我国社会经济的重要基础设施与安全保证。这些工程的安危与兴衰，很大程度上依赖于渗流理论与技术的发展。因此，堤坝渗流破坏的研究刻不容缓。
现有的堤坝渗流模型仅仅是考虑了土石坝等透水坝体的渗流，对于混凝土坝等不透水坝体底部的渗流破坏则涉及很少。故需要一种新型的堤坝渗流破坏模型试验装置。
针对这些存在的问题，本实用新型提供了一种可为实际堤坝渗流模拟提供理论指导的试验装置，能够更加真实的模拟和测试不透水坝体底部渗流破坏的渗流场、应力场等。
实用新型内容
为了克服现有技术的缺陷，本实用新型采用如下方案：
一种研究不透水坝体底部渗流破坏的模型试验装置，包括用于提供上游水位的供水装置、用于装样的试验槽装置、用于数据收集及处理的数据采集装置，其中，供水装置通过出水管与试验槽装置连通；试验槽装置通过数据线与数据采集装置连接；所述试验槽装置外部为上部开口的长方体试样槽，内部设置一个坝体模拟装置，所述坝体模拟装置由以下部件组成：
滑槽通过固定螺栓安装于长方体试样槽长边所在面的两侧壁上的，两块隔水板垂直安装在滑槽之间。
本实用新型所述供水装置由: 移动式水箱，用于升降移动式水箱的定滑轮和缆绳构成的机械传动装置，用于固定定滑轮的安装架组成，其中，所述缆绳一端为自由端，一端跨过滑轮与移动式水箱连接。
本实用新型所述移动式水箱的一侧开设有进水口，与进水口相对一侧开设有溢水口，移动式水箱底部开设有出水管。
本实用新型所述坝体模拟装置还包括滚轮、底轴部件，其中，隔水板安装在底轴上，滚轮安装在底轴两端，隔水板可绕底轴转动。
本实用新型所述试验槽装置在安装滑槽所在面的外侧上设有水平刻度线以及量角刻度盘。
本实用新型所述数据采集装置包括：均匀分布于试验槽装置下游的液位传感器，百分表，百分表安装架，其中，所述液位传感器和百分表通过数据线与计算机终端连接，百分表安装架设置在长方体试样槽上与安装滑槽所在面垂直面的内壁上。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型所述该装置能够通过逐级提高移动式供水箱来提高试样槽上游水位，模拟实际堤坝工程上游水位的升高对坝体底部渗流的影响；可以通过改变坝体模拟装置的两个隔水板的角度与矩形板底部的间距可以用来模拟具体不同形状参数的坝体结构；最后连接在计算机终端的液位传感器与百分表能够实时监控主体试验槽下游的渗流场、位移场。综上，本装置可为实际堤坝渗流模拟提供理论指导，也可以作为岩土工程与水利工程教学与科研实验之用。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是模型装置工时水位、土样示意图。
图中：1、木架 2、进水口 3、定滑轮 4、移动式水位箱 5、溢水口 6、出水管 7、缆绳 8、固定螺栓 9、试样槽 10、滑槽 11、量角刻度盘 12、液位传感器 13、计算机终端 14、隔水板 15、百分表 16、百分表安装架 17、水平刻度条 18、滚轮 19、底轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，本实用新型公开了一种研究不透水坝体底部渗流破坏的模型试验装置，该装置主要由试验槽装置、供水装置、数据采集装置组成。
本实用新型所述试验槽装置外部为一个无盖板的长方体试样槽9组成，其一侧预留了安装液位传感器的安装孔，在其另外一侧预留了连接移动式水位箱5的安装孔，所述试验槽装置内部为一个坝体模拟装置，所述坝体模拟装置由以下部件组成：
滑槽10通过固定螺栓8安装于长方体试样槽9长边所在面的两侧壁上的，两块隔水板14垂直安装在滑槽10之间。
优选地，本实用新型所述坝体模拟装置还包括滚轮18、底轴19部件，其中，隔水板14安装在底轴上，滚轮18安装在底轴19两端。其中隔水板14为有机玻璃，隔水板14可以用来模拟不透水坝体的迎水面与背水面。将隔水板14安装于两条滑槽10之间，通过安装在两块有机玻璃板上滚轮的滚动可以实现有机玻璃板在滚槽内自由的水平移动。
如图2所示，优选地，本实用新型所述试样槽9在安装滑槽10的一侧面上设有水平刻度线以及量角刻度盘11。通过量角板和水平刻度可以直观地调整两块有机玻璃板的角度与端部的间距，精确模拟出各种坝体结构的不同参数的。
优选地，本实用新型所述隔水板14能绕其底轴转动，调整两块有机玻璃板的角度与间距，可以模拟出各种不同形状参数的坝体结构。
如图1可见，试验槽装置与供水装置通过出水管6连通。所述供水装置由:用于固定定滑轮3的安装架1，用于升降移动式水箱4的定滑轮3和缆绳7构成的机械传动装置，移动式水箱4组成，其中，所述缆绳7一端跨过滑轮3与移动式水箱4连接，另一端为自由端。该装置可以用来模拟实际堤坝结构上游水位的升降，通过定滑轮上下移动移动式供水箱来控制主体试验槽的上游水位。
本实用新型所述移动式水箱4的一侧开设有进水口2，与进水口2相对一侧开设有溢水口5，移动式水箱4底部开设有出水管6。
本实用新型所述数据采集装置包括：均匀分布于试验槽装置下游的液位传感器13，安装于百分表安装架16上的百分表15，通过数据线与液位传感器13和百分表15连接的计算机终端13，其中，所述百分表安装架16设置在试验槽装置的一侧内壁上。该***能够通过传感器和百分表与计算机终端的连接实时监控坝底渗流过程中的渗流场与位移场。
如图2所示，作为本实用新型的一个优选实施例，在利用本实用新型作为研究不透水坝体底部渗流破坏的试验，可以采用如下具体实施步骤：
a、在长方体有机玻璃试样槽9中分层装入土样至底轴，并进行压实、排气及饱和处理。
b、根据实际需要模拟的坝体，改变坝体模拟装置中挡水隔板的角度与两挡水隔板之间的间距。
c、逐级提高移动式水位箱的高度，使得长方体有机玻璃试验槽中上游水位
逐级升高，用来模拟上游水位的升高对不透水坝体底部渗流的影响。
d、均匀分布于试验槽下游的液位传感器和通过有机玻璃安装架固定的百分表能够测量相关参数，可以通过计算机终端实时监控坝底渗流过程中的渗流场与位移场。
该试验装置适用于坝体工程渗流与渗透破坏的研究，为实际坝体工程等施工、设计等提供指导，也可以作为岩土工程及水利工程学科的教学与科研实验之用。
Claims (6)
1.一种研究不透水坝体底部渗流破坏的模型试验装置，其特征在于，包括用于提供上游水位的供水装置、用于装样的试验槽装置、用于数据收集及处理的数据采集装置，其中，供水装置通过出水管（6）与试验槽装置连通；试验槽装置通过数据线与数据采集装置连接；所述试验槽装置外部为上部开口的长方体试样槽（9），内部设置一个坝体模拟装置，所述坝体模拟装置由以下部件组成：
滑槽（10）通过固定螺栓（8）安装于长方体试样槽（9）长边所在面的两侧壁上的，两块隔水板（14）垂直安装在滑槽（10）之间。
2.根据权利要求1所述的一种研究不透水坝体底部渗流破坏的模型试验装置，其特征在于，所述供水装置由: 移动式水箱（4），用于升降移动式水箱（4）的定滑轮（3）和缆绳（7）构成的机械传动装置，用于固定定滑轮（3）的安装架（1）组成，其中，所述缆绳（7）一端为自由端，一端跨过滑轮（3）与移动式水箱（4）连接。
3.根据权利要求2所述的一种研究不透水坝体底部渗流破坏的模型试验装置，其特征在于，所述移动式水箱（4）的一侧开设有进水口（2），与进水口（2）相对一侧开设有溢水口（5），移动式水箱（4）底部开设有出水管（6）。
4.根据权利要求1所述的一种研究不透水坝体底部渗流破坏的模型试验装置，其特征在于，所述坝体模拟装置还包括滚轮（18）、底轴（19）部件，其中，隔水板（14）安装在底轴上，滚轮（18）安装在底轴（19）两端，隔水板（14）可绕底轴（19）转动。
5.根据权利要求1所述的一种研究不透水坝体底部渗流破坏的模型试验装置，其特征在于，所述试验槽装置在安装滑槽（10）所在面的外侧上设有水平刻度线以及量角刻度盘（11）。
6.根据权利要求4所述的一种研究不透水坝体底部渗流破坏的模型试验装置，其特征在于，所述数据采集装置包括：均匀分布于试验槽装置下游的液位传感器（13），百分表（15），百分表安装架（16），其中，所述液位传感器（13）和百分表（15）通过数据线与计算机终端（13）连接，百分表安装架（16）设置在长方体试样槽（9）上与安装滑槽（10）所在面垂直面的内壁上。
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