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一種可模擬抗沖刷的實驗裝置及方法

文檔序號:37128336發布日期:2024-02-22 21:52閱讀:4671來源:國知局
一種可模擬抗沖刷的實驗裝置及方法

本發明涉及材料或結構的抗沖刷性能測試領域,尤其是涉及一種可模擬抗沖刷的實驗裝置及方法。


背景技術:

1、土體沖刷是造成土石建筑物等發生水毀破壞的重要原因,目前在工程中使用的半剛性基層材料、水泥固化土等材料,對其抗沖刷性能變化規律及影響因素的研究相對較少,在應用時缺乏理論指導,實際工程應用中存在使用受限的情況。常規對材料或結構的抗沖刷性能評測主要依賴于實際環境下的試驗,存在成本高、周期長、不安全、結果不穩定等問題,為了進一步完善對材料抗沖刷性能方面的研究,使其更好地應用于工程建筑,需要對材料或結構進行抗沖刷性能測試。


技術實現思路

1、為解決以上技術問題,本發明提供一種可模擬抗沖刷的實驗裝置及方法,尤其針對于新型材料磁自聚漿液的抗沖刷性能研究,結構簡單,在實驗室即可對材料抗沖刷性能測試,可提高評估效率和準確性。

2、為了實現上述的技術特征,本發明的目的是這樣實現的:一種可模擬抗沖刷的實驗裝置,包括支架臺,所述支架臺的頂部設置有能夠轉動調節的圓環接頭,圓環接頭上支撐安裝有沖刷槽,沖刷槽的一端通過水管連接試壓泵;沖刷槽的另一端設置有用于測量流速的流速計,流速計通過信號線連接流速測算儀并測出當前水流流速;沖刷槽的頂部固定安裝有攝像頭,并實時觀察沖刷介質整個過程形態的變化。

3、所述支架臺包括底座,底座四側均設置豎向支架,豎向支架的頂部之間通過橫梁固定相連,橫梁的中間部位固定有豎直布置的支架柱,支架柱的頂部通過限位螺栓固定安裝圓環接頭。

4、所述試壓泵可存儲定量水,打開試壓泵開關,可將水高壓通過水管注入水槽內,以高壓動水條件沖刷試驗試樣。

5、所述沖刷槽為透明的亞克力板材質,以便于觀察實驗試樣的抗沖刷效果。

6、所述沖刷槽一端通過水管連接水箱,水管與沖刷槽連接處設有擋水板,擋水板均勻設置出水口,并能夠控制水流流動狀態。

7、采用所述一種可模擬抗沖刷的實驗裝置進行抗沖刷實驗的方法,包括如下步驟:

8、步驟1.1,抗沖刷介質制備,制作三組實驗試樣,將制備的實驗試樣放置在安裝有沖刷槽的支架臺上,沖刷槽一端通過水管連接試壓泵,試壓泵中注滿水,沖刷槽另一端連接流速計;

9、步驟1.2,將磁塊放入沖刷槽中試樣所處位置下;

10、步驟1.3,打開試壓泵開關,讓水流沖入沖刷槽中,觀察試樣變化,一組實驗完成后,換不同試樣,不同形狀磁塊進行另一組抗沖刷實驗;

11、步驟1.4,結束沖刷過程后,取出待測試材料或結構,進行性能評估和分析。

12、采用所述一種可模擬抗沖刷的實驗裝置進行抗沖刷實驗的方法,包括如下步驟:

13、步驟2.1,抗沖刷介質制備,制作三組實驗試樣,將制備的實驗試樣放置在支架臺上安裝的沖刷槽中,沖刷槽一端通過水管連接水箱,水箱中注滿水,沖刷槽另一端水管與沖刷槽連接處設有擋水板,并同時連接流速計;

14、步驟2.2,將磁塊放入沖刷槽中實驗試樣所處位置下;

15、步驟2.3,通過水箱向沖刷槽中注水,讓水流經由擋水板流入沖刷槽中,通過擋水板改變水流流動狀態,觀察試樣在不同水流狀態下的沖刷效果,觀察試樣變化,一組實驗完成后,換不同試樣、不同形狀磁塊進行另一組抗沖刷實驗;

16、步驟2.4,結束沖刷過程后,取出待測試材料或結構,進行性能評估和分析。

17、所述實驗試樣取三種材料:普通水泥漿液、水性環氧樹脂磁自聚漿液和油性環氧樹脂磁自聚漿液;

18、通過沖刷槽下端磁塊的磁場強度對磁性漿液的影響對比普通水泥漿液,研究磁自聚漿液的抗沖刷性能;

19、或者,所述實驗試樣采集現場堤壩面、隧道面裂縫,拓模裂縫表面粗糙程度,將實驗材料填充于拓模下的模具中,作為抗沖刷實驗試樣,來模擬現場表面粗糙程度。

20、所述實驗試樣針對于磁自聚漿液,考慮磁自聚漿液在不同厚度、不同配比、不同磁顆粒級配、不同磁顆粒形狀和不同孔隙率條件下的抗沖刷性能,找到效果最佳的抗沖刷配比樣品。

21、所述擋水板均勻設置出水口,進而模擬水流層流流動狀態,研究層流條件下抗沖刷性能;

22、所述流速測算儀用于測出當前水流流速,通過記錄水流沖刷時間,計算當前水流流量,定量分析不同材料的抗沖刷性能;

23、所述沖刷槽兩端放置兩小車,小車上放置有磁鐵,通過改變磁鐵的南北極方向、移動小車的相對距離,來研究磁性實驗試樣沖刷介質在不同的磁場強度下的抗沖刷性能;

24、通過圓環接頭來改變沖刷槽角度,使水流方向與沖刷面形成任意夾角,實現水流對實驗試樣的多角度沖刷研究;基于此,用于實際工程中地質侵蝕模擬、水力沖刷模擬、巖石侵蝕模擬和河流動力學模擬;

25、所述攝像頭輸出端連接有圖像顯示儀,實時檢測實驗試樣被沖刷過程整個形態的變化;

26、通過在抗沖刷實驗試樣下安裝一應力感應片,在研究磁性材料抗沖刷性能時,應力感應片能夠感應在磁場強度加持下,磁性試樣的初始應力,隨著試驗試樣逐步被水流沖刷,得到一組應力曲線,研究抗沖刷過程中沖刷介質的應力變化;

27、在沖刷槽尾端設置一磁網,該實驗針對于一種磁性漿液,設置回收磁網,以節約實驗成本,同時達到試驗環保效益。

28、本發明有如下有益效果:

29、1、本發明可以模擬不同沖刷環境,研究不同沖刷材料,提供多樣化的實驗條件。

30、2、裝置結構簡單,易于操作和維護,不會受到地形、空間等因素影響,節省了大量的勞動力和經費。

31、3、實驗結果準確可靠,能夠提高抗沖刷性能評估的效率和準確性。

32、4、對比不同材料的抗沖刷性能,尤其針對于新型材料磁自聚漿液,具有廣泛的工程實踐意義及應用前景。



技術特征:

1.一種可模擬抗沖刷的實驗裝置,其特征在于,包括支架臺(3),所述支架臺(3)的頂部設置有能夠轉動調節的圓環接頭(5),圓環接頭(5)上支撐安裝有沖刷槽(1),沖刷槽(1)的一端通過水管連接試壓泵(4);沖刷槽(1)的另一端設置有用于測量流速的流速計(2),流速計(2)通過信號線連接流速測算儀(6)并測出當前水流流速;沖刷槽(1)的頂部固定安裝有攝像頭(9),并實時觀察沖刷介質整個過程形態的變化。

2.根據權利要求1所述一種可模擬抗沖刷的實驗裝置,其特征在于,所述支架臺(3)包括底座,底座四側均設置豎向支架,豎向支架的頂部之間通過橫梁固定相連,橫梁的中間部位固定有豎直布置的支架柱,支架柱的頂部通過限位螺栓(8)固定安裝圓環接頭(5)。

3.根據權利要求2所述一種可模擬抗沖刷的實驗裝置,其特征在于,所述試壓泵(4)可存儲定量水,打開試壓泵(4)開關,可將水高壓通過水管注入水槽內,以高壓動水條件沖刷試驗試樣。

4.根據權利要求3所述一種可模擬抗沖刷的實驗裝置,其特征在于,所述沖刷槽(1)為透明的亞克力板材質,以便于觀察實驗試樣的抗沖刷效果。

5.根據權利要求4所述一種可模擬抗沖刷的實驗裝置,其特征在于,所述沖刷槽(1)一端通過水管連接水箱(7),水管與沖刷槽(1)連接處設有擋水板(21),擋水板(21)均勻設置出水口,并能夠控制水流流動狀態。

6.采用權利要求4所述一種可模擬抗沖刷的實驗裝置進行抗沖刷實驗的方法,其特征在于,包括如下步驟:

7.采用權利要求5所述一種可模擬抗沖刷的實驗裝置進行抗沖刷實驗的方法,其特征在于,包括如下步驟:

8.根據權利要求6或7所述一種可模擬抗沖刷的實驗裝置進行抗沖刷實驗的方法,其特征在于,所述實驗試樣取三種材料:普通水泥漿液、水性環氧樹脂磁自聚漿液和油性環氧樹脂磁自聚漿液;

9.根據權利要求8所述一種可模擬抗沖刷的實驗裝置進行抗沖刷實驗的方法,其特征在于,所述實驗試樣針對于磁自聚漿液,考慮磁自聚漿液在不同厚度、不同配比、不同磁顆粒級配、不同磁顆粒形狀和不同孔隙率條件下的抗沖刷性能,找到效果最佳的抗沖刷配比樣品。

10.根據權利要求7所述一種可模擬抗沖刷的實驗裝置進行抗沖刷實驗的方法,其特征在于,所述擋水板(21)均勻設置出水口,進而模擬水流層流流動狀態,研究層流條件下抗沖刷性能;


技術總結
本發明提供了一種可模擬抗沖刷的實驗裝置及方法,包括支架臺,所述支架臺的頂部設置有能夠轉動調節的圓環接頭,圓環接頭上支撐安裝有沖刷槽,沖刷槽的一端通過水管連接試壓泵;沖刷槽的另一端設置有用于測量流速的流速計,流速計通過信號線連接流速測算儀并測出當前水流流速;沖刷槽的頂部固定安裝有攝像頭,并實時觀察沖刷介質整個過程形態的變化。尤其針對于新型材料磁自聚漿液的抗沖刷性能研究,結構簡單,在實驗室即可對材料抗沖刷性能測試,可提高評估效率和準確性。

技術研發人員:劉杰,彭勃,劉帥,李政,鄭曉婷,劉紫薇,黎罡,汪明遠,劉雅麗,孫坤,王洋洋
受保護的技術使用者:三峽大學
技術研發日:
技術公布日:2024/2/21
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