一種土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置。該裝置包括蓄水池和傾斜設置的水槽；所述蓄水池內設置有潛水泵；所述水槽的頂端自上而下依次設置有高度方向的無孔擋板、大孔擋板和小孔擋板，大孔擋板和小孔擋板上設置有多個孔；大孔擋板、小孔擋板、無孔擋板與水槽側壁共同圍成穩流槽；潛水泵的出水口與穩流槽連通。本實用新型所述土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，通過模型模擬實際工程的條件，從侵蝕過程出發，分析土工織物在邊坡防護工程中的作用機制以及失效特征，探究各影響因素之間的相互作用關系，對以后的邊坡防護及優化邊坡設計進行指導。
【專利說明】
一種土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，屬于土工織物護坡的技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著國民經濟的迅猛發展，我國在大力發展經濟的同時對生態環保的保護也愈加重視，人工邊坡需要解決的問題包括，固坡護堤，防水土流失等，現在的人工邊坡防護工程開始選用生態護坡技術，來代替耐久性差、生態效應不明顯的傳統護坡技術。其中以土工格室、三維土工網墊等土工織物與植被相結合的復合生態護坡技術應用最為廣泛，并取得良好的應用效果。
[0003]當前國內外關于土工織物的護坡研究大多專注于植被長成后邊坡的抗侵燭能力，而對植被長成之前，土工織物護坡抗沖刷侵蝕能力以及坡面破壞特征的研究較少，現有技術中也沒有專門研究系統，針對土工織物護坡水力侵蝕特性試驗進行模擬。
[0004]土工織物又稱(土工纖維或土工薄膜)是指，用合成纖維紡織或經膠結、熱壓針刺等無紡工藝制成的土木工程用卷材。詳見中國專利CN202753516U—種生態修復土工織物，該生態修復土工織物是由三層結構復合組成，自上而下依次是200g針刺短切纖維無紡土工布層、改性蒙脫石礦粉層、連續纖維針刺無紡土工布層，該三層結構通過針刺工藝復合連接在一起。生態修復土工織物能有效吸附重金屬，有效的凈化來自地面水源或者空氣漂浮物的重金屬及其他有毒物質，進而減少重金屬對土壤和水的污染，以及節水節能、緩釋環保、加筋抗水土流失等。
【實用新型內容】
[0005]針對現有技術的不足，本實用新型提供一種土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置。
[0006]本實用新型的技術方案如下:
[0007]—種土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，包括蓄水池和傾斜設置的水槽;所述蓄水池內設置有潛水栗;所述水槽的頂部自上而下依次設置有無孔擋板、大孔擋板和小孔擋板，大孔擋板和小孔擋板上均設置有多個孔;大孔擋板、小孔擋板、無孔擋板與水槽側壁共同圍成穩流槽;潛水栗的出水口與穩流槽連通。在穩流槽內按順序設置三道薄鋼擋板(無孔擋板、大孔擋板和小孔擋板)起到緩沖、穩定水流的作用;大孔擋板和小孔擋板上的孔，可消除水流的局部紊動，保證水流均勻、穩定的流入水槽內。
[0008]優選的，所述土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置還包括傾斜度調節系統，所述傾斜度調節系統包括液壓油缸和鋼絲繩;液壓油缸的自由端設置有滑輪;鋼絲繩的一端固定設置，鋼絲繩的自由端繞過滑輪與水槽的頂端連接。此處設計的優點是，利用了動滑輪的特性，水槽的上升距離為液壓油缸自由端上升距離的兩倍，結構更緊湊，控制精確。在工作時，液壓油缸的自由端升降時帶動滑輪上的鋼絲繩，鋼絲繩拉動水槽上下運動，模擬不同角度的邊坡。
[0009]進一步優選的，所述傾斜度調節系統還包括水平拉桿，水平拉桿設置在液壓油缸的自由端;滑輪的數量為兩個，兩個滑輪設置在水平拉桿的兩端，鋼絲繩的自由端繞過滑輪分別設置在水槽的端部兩側。
[0010]再進一步優選的，水平拉桿的長度大于等于水槽的寬度。水平拉桿的長度大于等于水槽的寬度，可提高水槽的穩定性。
[0011]進一步優選的，所述水槽底部設置有可拆卸式三角鋼架，鋼絲繩的自由端與三角鋼架的頂端連接;三角鋼架的底部設置有導軌，三角鋼架的底端與導軌滑動連接。三角鋼架用以保護水槽，防止水槽變形，水槽與三角鋼架可拆卸連接，可根據不同試驗需求更換不同規格的水槽，通用性高。
[0012]再進一步優選的，導軌的一端設置有安全擋板。安全擋板防止三角鋼架從導軌滑落。
[0013]優選的，所述潛水栗的出口依次串接有壓力表、節流閥、電磁流量計和三通球閥。節流閥用來調節流量，電磁流量計用于監控流量，三通球閥用于調節水流方向。
[0014]優選的，大孔擋板和小孔擋板上的孔為圓孔，所述無孔擋板的高為15?25cm、大孔擋板高為45?55cm，大孔擋板上圓孔的孔徑為2?3cm;小孔擋板高為45?55cm，小孔擋板上圓孔的孔徑為0.4?0.6cm;所述水槽的長X寬X高為5.6m X Im X 0.5m。
[0015]優選的，水槽的側壁為有機玻璃板，水槽的底部為不銹鋼板材，所述大孔擋板、小孔擋板、無孔擋板分別與水槽側壁、水槽底部密封連接;小孔擋板、大孔擋板和無孔擋板分別與水槽底部垂直。所述潛水栗的出水口設置在小孔擋板上側;水槽的底部出口設置有沉淀池，所述沉淀池為PVC材質，沉淀池用于試樣采集與泥沙沉淀。
[0016]一種利用上述裝置進行土工織物護坡水力侵蝕特性試驗的方法，包括步驟如下:
[0017](I)填土:
[0018]在水槽底部填第一層客土，平整坡面；
[0019](2)鋪設土工織物:
[0020]在第一層客土上鋪設土工織物并固定土工織物，回填第二層客土并平整坡面，并利用水準儀和水準尺控制坡面平整；
[0021](3)調整流量:
[0022]將水流量調整至試驗所需流量后，水流通向水槽;三通球閥有一個入口和兩個出口，其中一個出口開向蓄水池，另一個出口與水槽連通，在前期調控時期，調節三通球閥使水流回到蓄水池，不僅使設備和實驗過程簡潔高效，且實現了蓄水池中水的循環利用;調控結束后，改變三通球閥的水流方向，使蓄水池中的水流向水槽，開始試驗測試。
[0023]優選的，步驟(3)之后，還包括觀察記錄的步驟，觀察并記錄坡面在沖刷過程中坡面流的實驗參數、實驗參數的變化趨勢及邊坡沖刷的破壞特征。
[0024]優選的，步驟(2)中，回填客土后，客土的高度為無孔擋板的高度。
[0025]優選的，所述土工織物護坡水力侵蝕特性試驗的方法還包括，采集現場土樣，通過擊實試驗確定最優含水率，將客土含水率控制為最優含水率，以達到較理想的壓實效果。
[0026]優選的，所述土工織物護坡水力侵蝕特性試驗的方法還包括調節水槽角度的步驟;控制液壓油缸自由端上下移動，使水槽與水平面的夾角滿足實驗要求。初始狀態，水槽處于水平狀態，利于增設客土和對客土表面的平整度進行調整，回填客土步驟結束后，開啟液壓油缸對水槽的角度進行調整。
[0027]該實用新型的有益之處是:
[0028]1、本實用新型所述土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，可以模擬不同坡度和流量的正交試驗；
[0029]2、本實用新型所述土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，提升重量大，設備簡單，操作方便，噪音小；
[0030]3、本實用新型所述土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，通過節流閥、電磁流量計以及三通球閥的協同調節，精確控制水流量，避免流量調節過程對試驗的干擾；
[0031]4、本實用新型所述土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，通過設置穩流槽減小了水流的紊動，降低水流初始動能，保證水流均勻穩定流出；
[0032]5、本實用新型所述土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，通過模型模擬實際工程的條件，從侵蝕過程出發，分析土工織物在邊坡防護工程中的作用機制以及失效特征，探究各影響因素之間的相互作用關系，對以后的邊坡防護及優化邊坡設計進行指導。
【附圖說明】
[0033]圖1為本實用新型所述土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置的結構示意圖；
[0034]圖2為本實用新型所述小孔擋板的結構示意圖；
[0035]圖3為本實用新型所述大孔擋板的結構示意圖；
[0036]圖4為本實用新型所述無孔擋板的結構示意圖；
[0037]其中，1、蓄水池;2、潛水栗;3、壓力表;4、節流閥；5、電磁流量計;6、三通球閥；7、液壓油缸;8、導軌;9、穩流槽;1、水槽;11、滑輪;12、沉淀池;13、水平拉桿。
【具體實施方式】
[0038]下面結合實施例和說明書附圖對本實用新型做詳細的說明，但不限于此。
[0039]實施例1
[0040]如圖1-4所示。
[0041]—種土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，包括蓄水池I和傾斜設置的水槽10;所述蓄水池I內設置有潛水栗2(選取QX-3-30-1.1型潛水栗作為供水裝置)；所述水槽10的頂部自上而下依次設置有無孔擋板、大孔擋板和小孔擋板，大孔擋板和小孔擋板上均設置有多個孔;大孔擋板、小孔擋板、無孔擋板與水槽側壁共同圍成穩流槽9 ；潛水栗2的出水口與穩流槽9連通。在穩流槽9內按順序設置三道薄鋼擋板(無孔擋板、大孔擋板和小孔擋板)起到緩沖、穩定水流的作用；大孔擋板和小孔擋板上的圓孔，可消除水流的局部紊動，保證水流均勻、穩定的流入水槽10內。
[0042]實施例2
[0043]根據實施例1所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其區別在于，所述土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置還包括傾斜度調節系統，所述傾斜度調節系統包括液壓油缸7和鋼絲繩;液壓油缸7的自由端設置有滑輪11;鋼絲繩的一端固定設置在地面上，鋼絲繩的自由端繞過滑輪11與水槽10的頂端連接。此處設計的優點是，利用了動滑輪的特性，水槽10的上升距離為液壓油缸自由端上升距離的兩倍，結構更緊湊，控制精確。在工作時，液壓油缸7的自由端升降時帶動滑輪11上的鋼絲繩，鋼絲繩拉動水槽10上下運動，模擬不同角度的邊坡。
[0044]實施例3
[0045]根據實施例2所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其區別在于，所述傾斜度調節系統還包括水平拉桿13，水平拉桿13設置在液壓油缸7的自由端;滑輪11的數量為兩個，兩個滑輪11設置在水平拉桿13的兩端，鋼絲繩的自由端繞過滑輪11分別設置在水槽10的端部兩側。
[0046]實施例4
[0047]根據實施例3所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其區別在于，水平拉桿13的長度大于水槽10的寬度。水平拉桿13的長度大于水槽10的寬度，可提高水槽10的穩定性。
[0048]實施例5
[0049]根據實施例2所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其區別在于，所述水槽10底部設置有可拆卸式三角鋼架，鋼絲繩的自由端與三角鋼架的頂端連接;三角鋼架的底部設置有導軌8，三角鋼架的底端通過滾輪與導軌8滑動連接。三角鋼架用以保護水槽10，防止水槽10變形，水槽10與三角鋼架可拆卸連接，可根據不同試驗需求更換不同規格的水槽10，通用性高。
[0050]實施例6
[0051]根據實施例5所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其區別在于，導軌8的一端端設置有安全擋板，防止三角鋼架從導軌8上滑落。
[0052]實施例7
[0053]根據實施例1所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其區別在于，所述潛水栗2的出口依次串接有壓力表3、節流閥4、電磁流量計5和三通球閥6。節流閥4用來調節流量，電磁流量計5用于監控流量，三通球閥6用于調節水流方向。
[0054]實施例8
[0055]根據實施例1所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其區別在于，所述無孔擋板的高為15cm、大孔擋板高為45cm，大孔擋板上圓孔的孔徑為3cm;小孔擋板高為45cm，小孔擋板上圓孔的孔徑為0.6cm；所述水槽10的長X寬X高為5.6mX ImX0.5m。
[0056]實施例9
[0057]根據實施例1所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其區別在于，水槽10的側壁為有機玻璃板，水槽10的底部為不銹鋼板材，所述大孔擋板、小孔擋板、無孔擋板分別與水槽側壁、水槽底部密封連接;小孔擋板、大孔擋板和無孔擋板分別與水槽底部垂直。所述潛水栗2的出水口設置在小孔擋板上側;水槽10的底部出口設置有沉淀池12，所述沉淀池12為PVC材質，沉淀池12用于試樣采集與泥沙沉淀。
【主權項】
1.一種土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其特征在于，包括蓄水池和傾斜設置的水槽;所述蓄水池內設置有潛水栗;所述水槽的頂部自上而下依次設置有無孔擋板、大孔擋板和小孔擋板，大孔擋板和小孔擋板上均設置有多個孔;大孔擋板、小孔擋板、無孔擋板與水槽側壁共同圍成穩流槽;潛水栗的出水口與穩流槽連通。2.根據權利要求1所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其特征在于，所述土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置還包括傾斜度調節系統，所述傾斜度調節系統包括液壓油缸和鋼絲繩;液壓油缸的自由端設置有滑輪;鋼絲繩的一端固定設置，鋼絲繩的自由端繞過滑輪與水槽的頂端連接。3.根據權利要求2所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其特征在于，所述傾斜度調節系統還包括水平拉桿，水平拉桿設置在液壓油缸的自由端;滑輪的數量為兩個，兩個滑輪設置在水平拉桿的兩端，鋼絲繩的自由端繞過滑輪分別設置在水槽的端部兩側。4.根據權利要求3所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其特征在于，水平拉桿的長度大于等于水槽的寬度。5.根據權利要求2所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其特征在于，所述水槽底部設置有可拆卸式三角鋼架，鋼絲繩的自由端與三角鋼架的頂端連接;三角鋼架的底部設置有導軌，三角鋼架的底端與導軌滑動連接。6.根據權利要求5所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其特征在于，導軌的一端設置有安全擋板。7.根據權利要求1所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其特征在于，所述潛水栗的出口依次串接有壓力表、節流閥、電磁流量計和三通球閥。8.根據權利要求1所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其特征在于，大孔擋板和小孔擋板上的孔為圓孔，所述無孔擋板的高為15?25cm、大孔擋板高為45?55cm，大孔擋板上圓孔的孔徑為2?3cm;小孔擋板高為45?55cm，小孔擋板上圓孔的孔徑為0.4?0.6cm；所述水槽的長X寬X高為5.6m X Im X 0.5m。9.根據權利要求1所述的土工織物護坡水力侵蝕特性試驗裝置，其特征在于，水槽的側壁為有機玻璃板，水槽的底部為不銹鋼板材，所述大孔擋板、小孔擋板、無孔擋板分別與水槽側壁、水槽底部密封連接;小孔擋板、大孔擋板和無孔擋板分別與水槽底部垂直。
【文檔編號】G01N3/56GK205538525SQ201620111448
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月3日
【發明人】王廣月, 李炯
【申請人】山東大學