土石壩穩定滲流演示儀的制作方法

本實用新型涉及能夠模擬大壩內部飽和滲流狀態的教學儀器技術領域，具體地指一種土石壩穩定滲流演示儀。

背景技術：

滲流廣泛存在于工程領域，滲流問題是導致的工程事故發生的主要原因之一。尤其對于水利工程中土石壩而言，滲流破壞是造成土石壩失事的主要因素，因此水利工程教學過程中，滲流控制一直是土石壩教學中的關鍵內容。然而由于滲流的特殊性，往往難以直觀的觀察土石壩內部的滲流情況，導致教學過程中學生對穩定滲流的浸潤線、溢出點、滲透流量、水力梯度等關鍵指標認識模糊，難以有效掌握滲流的基本知識。

而現階段的滲流試驗儀器中，以專有大型儀器為主且造價昂貴，主要為科學研究提供數據支持，由于儀器存在體積大，試驗時間長，不可重復，造價昂貴和觀測困難等問題，難以滿足水利工程專業本科教學要求。因此，在水利工程土石壩滲流教學領域急需一種能夠模擬土石壩穩定滲流的儀器，以滿足土石壩滲流教學的需求。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種土石壩穩定滲流演示儀，該儀器不僅能實現對不同庫水位、不同壩體形狀、不同壩體填料、不同壩體壓實度的土石壩穩定滲流的模擬，同時實現了裝置的小型化、可視化，具有實驗時間短，材料可重復使用等優點，非常適合于水利工程中土石壩穩定滲流的教學。

本實用新型為解決上述技術問題，所采用的技術方案是：一種土石壩穩定滲流演示儀，包括水槽和可拆卸安裝于水槽一內側面的面板；

所述面板及與面板相對的水槽內側面上設有多組互相對應的模型板卡槽，所述模型板卡槽上安裝有多塊大壩模型板，所述大壩模型板上開有多個透水孔；

所述大壩模型板安裝完成后，其上游地區設有上游溢流板，其下游地區設有下游溢流板；

所述上游溢流板靠近大壩模型板的一側設有上游進水管，所述上游溢流板遠離大壩模型板的一側設有上游出水管；所述下游溢流板遠離大壩模型板的一側設有下游出水管，所述下游出水管與帶有刻度的集水器相連。

進一步地，靠近上游出水管一側的水槽側壁上還貼有水位刻度標簽。

進一步地，所述上游出水管內還設有閥門。這樣可更方便的調節上游水位。

優選地，所述大壩模型板開有的多個透水孔為圓孔設計，其圓孔半徑為0.2cm，彼此呈陣列均布，行距為0.5cm。圓孔半徑的大小對演示的結果，出現穩定的浸潤線和溢出點很重要，上述參數經過試驗確定其效果較好。

進一步地，所述大壩模型板及面板的邊緣部分采用0.3cm厚橡膠止水。通過橡膠止水，能實現防止水沿邊壁滲流。

優選地，所述上游溢流板高25cm，下游溢流板高10cm。

優選地，所述水槽為長方體結構的透明有機玻璃槽，其長120cm，寬20cm，高60cm。這樣可以實現土石壩穩定滲流的直接觀測。

在上述技術方案中，通過不同組大壩模型板卡槽，能夠實現土石壩不同體型的模擬；通過上、下游溢流板，可實現穩定大壩上下游水位；通過大壩模型板，實現透水反濾作用，集水器帶有刻度可測量出滲流水量。

本實用新型可模擬各種不同工況下土石壩穩定滲流過程，具有操作簡便、易于觀察、成本低廉等優點，適用于水利工程中土石壩穩定滲流的教學。

附圖說明

圖1 為一種土石壩穩定滲流演示儀的立體結構示意圖；

圖2為圖1的剖面結構示意圖；

圖3為圖1中大壩模型板的平面結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。

如圖1至圖3所示，一種土石壩穩定滲流演示儀，包括水槽1和可拆卸安裝于水槽1一內側面的面板2；所述水槽1為長方體結構的透明有機玻璃槽，其長120cm，寬20cm，高60cm；

所述面板2及與面板2相對的水槽1內側面上設有多組互相對應的模型板卡槽3，所述模型板卡槽3上安裝有多塊大壩模型板4，所述大壩模型板4上開有多個透水孔；

所述大壩模型板4安裝完成后，其上游地區設有上游溢流板5，其下游地區設有下游溢流板6；

所述上游溢流板5靠近大壩模型板4的一側設有上游進水管7，所述上游溢流板5遠離大壩模型板4的一側設有上游出水管8；所述下游溢流板6遠離大壩模型板4的一側設有下游出水管9，所述下游出水管9與帶有刻度的集水器10相連；靠近上游出水管8一側的水槽1側壁上還貼有水位刻度標簽11；所述上游出水管8內還設有閥門12，一般可采用球閥；

所述大壩模型板4開有的多個透水孔為圓孔設計，其圓孔半徑為0.2cm，彼此呈陣列均布，行距為0.5cm；

所述大壩模型板4及面板2的邊緣部分采用0.3cm厚橡膠止水；

所述上游溢流板5高25cm，下游溢流板6高10cm。

采用上述實施例結構，使用時，于模型板卡槽3間安裝大壩模型板4；固定大壩模型后，于模型內填筑土料；大壩模型填筑完成后，安裝面板2，打開上游進水管7和上游出水管8，待上游水位穩定且與下游形成穩定的水位差后，土體內部即緩慢形成穩定的飽和滲流，出現穩定的浸潤線和溢出點；下游滲出水通過下游出水管9，于集水器10內測出水量。

大壩模型板4安裝時，可根據實驗需求選擇大壩形式、尺寸。水槽1內對應多組模型板卡槽3，通過選擇壩頂的模型板卡槽3高度確定大壩高度、通過選擇壩底的模型板卡槽3位置確定大壩坡度；選擇是否插入內部心墻的模型板卡槽3確定大壩為均質壩或心墻壩。

土料填筑：根據實驗需求選擇填筑土料粒徑、級配、密實度。使用土料篩篩分出不同粒徑的土料，根據模擬大壩填筑材料的要求，選擇適當粒徑的土料填筑。若填筑為均質壩，則采用相同土料填筑；若填筑為心墻壩，則心墻部分采用細顆粒土料填筑，其他區域采用粗顆粒土料填筑。填筑過程中采用分層填筑的方式保持材料的均一性。根據大壩填筑密度的要求，通過擊實次數的不同，控制填筑密實度。

實驗水位控制：上游水位高于上游溢流板5后，打開閥門12，可穩定上游水位為上游溢流板5高度；關閉閥門12可抬升上游水位，水位達指定高度后，調節閥門12穩定水位，實現不同水位下穩定滲流的模擬。