[发明专利]一种用于研究向源侵蚀的可视化试验装置

说明书

本发明公开了一种用于研究向源侵蚀的可视化试验装置，包括半圆柱形曲面钢板和前端设有的有机玻璃观察窗及顶部设置的有机玻璃盖板，正前方设有CCD相机，钢板内设有环形带孔隔板，两者之间形成储水槽，该隔板内侧设有土工膜，环形带孔隔板内为盛试样槽，有机玻璃盖板上设有均配置有启封塞的排气口和漏孔，漏孔的与有机玻璃观察窗为贴壁关系，钢板上设有进水口和孔压传感器接口。试验时，水从进水口流入到储水槽中，再通过土工膜进入试样，侵蚀试样后从漏孔处流出。实现对由于渗漏导致的向源侵蚀过程的记录，对侵蚀空洞的生长过程进行全寿命周期评价，较好的解决因实际工程发生的渗流侵蚀情况不可视的难题，探究地下工程由于渗漏而引起的向源侵蚀规律。

技术领域

本发明属于地下工程技术领域，涉及一种用于研究向源侵蚀的可视化试验装置。

背景技术

在地下工程中，处于承压含水层中的地下结构物，出现渗漏点后，以渗漏点为中心，形成类似于喇叭口(汇聚)式流线，发生向源侵蚀导致地下结构出现破坏，进而引发严重的工程事故。由于地下工程存在着空间狭小、隐蔽性强等问题，在实际工程中，很难去观测渗漏所导致的向源侵蚀发展规律。

基于以上考虑，在将实际工程设为对称的基础上，建立二分之一模型，设计一种用于研究向源侵蚀的可视化试验装置，本专利提出的向源侵蚀可视化装置可以观察侵蚀深度，较好的解决因实际工程发生的渗流侵蚀情况不可视的难题，探究地下工程由于渗漏而引起的向源侵蚀规律。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种用于研究向源侵蚀的可视化试验装置，可以按照试验要求全寿命周期的记录向源侵蚀空洞的生长过程，探究在不同水压条件下所做试验结果的改变情况。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种用于研究向源侵蚀的可视化试验装置，包括由钢板围成的箱体，所述箱体包括半圆柱形曲面钢板和底部的底板，所述半圆柱形曲面钢板的前端设有有机玻璃观察窗，所述半圆柱形曲面钢板内设有环形带孔隔板，所述半圆柱形曲面钢板与所述环形带孔隔板之间形成储水槽，所述环形带孔隔板的内部空间为盛试样槽，所述环形带孔隔板的内侧面设有土工膜，所述半圆柱形曲面钢板和有机玻璃观察窗的顶部设有有机玻璃盖板，所述有机玻璃盖板上设有排气口和漏孔，所述漏孔的位置与所述的有机玻璃观察窗为贴壁关系，所述漏孔的孔径为0.06mm，所述排气口和漏孔处均配置有启封塞；所述半圆柱形曲面钢板的同一侧壁上设有进水口和孔压传感器接口，所述进水口连接至一恒压给水箱，在位于所述有机玻璃观察窗的正前方设有CCD相机。

进一步讲，本发明所述的用于研究向源侵蚀的可视化试验装置，其中：

所述的环形带孔隔板与所述半圆柱形曲面钢板的曲率相同、且按照等距布置。

所述漏孔为半圆形、且位于所述有机玻璃观察窗的中间位置。

半圆形的漏孔的平面与有机玻璃观察窗的内表面在同一平面。

所述有机玻璃观察窗与所述半圆柱形曲面钢板的高度一致，在有机玻璃盖板与机玻璃观察窗与所述半圆柱形曲面钢板之间设有密封圈。

所述孔压传感器接口用于安装孔压传感器，以实时监测储水槽中的流体压力值。

所述的盛试样槽中填入饱和砂，以获得与盛试样槽底部尺寸对应的饱和砂层。

所述的土工膜的孔径为0.075mm。

所述排气口位于所述有机玻璃盖板上远离所述进水口的一侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)由于本试验装置的观察窗和盖板均采用无色透明有机玻璃板，并利用CCD相机全寿命周期的记录向源侵蚀空洞的生长过程，故能够很好地探究向源侵蚀规律。

(2)本试验装置的箱体采用半圆柱箱型结构，流体从侧向流入，很好的采用对称的方式模拟了地下结构来自四周的水压力来源，使得流体等压地流入到盛试样槽中。