[发明专利]土工离心模型饱和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对土工离心试验用的模型进行饱和的装置。 

背景技术

在许多工程科学中，常常需要用小比尺的物理模型去揭示和分析现象的本质和机理，以验证和解决工程实际问题。例如，在岩土工程中，土的自重应力通常占支配地位，土的力学特性和水力特性随应力水平而变化。利用小比尺离心模型的试验，可以采用与原型相同的材料，在离心试验机形成的高加速度场中达到与原型相同的应力水平，从而使模型与原型的应力应变相等，变形相似，破坏机理相同，能够再现原型特性，为理论和数值等分析方法提供真实可靠的参数依据。 

在利用土工离心机研究关于沙土液化或者水利大坝侵润线之下的坝体等在地震情况下的岩土变化情况时，需要利用粘滞性液体的较高的动力粘滞性系数来模拟原型中水的受力传导情况，因此就需要对用于土工离心试验的测试模型使用粘滞性液体进行饱和。 

但是目前关于用于土工离心试验的测试模型的相关处理的装置的设计并不多，特别是当需要对用于土工离心试验的测试模型进行饱和时，现有的方法主要是靠喷淋的方式在土工离心模型上喷淋液体，靠液体渗透来使得土工离心模型达到饱和，但是这种由外而内的饱和方法对于土工离心模型的饱和度不能很好的控制，往往在花费大量时间后，土工离心模型内部仍然达不到所要求的饱和度。 

中国专利CN202033229U提出了一种土工离心模型试验真空饱和装置，但其依然采用的是从模型外部向内的渗透饱和方法，而且，由于土工离心模型的饱和过程往往长达数小时甚至数天，对于在使用粘性液体对模型进行饱和时，如何控制粘性液体在饱和过程中保持稳定的混合均匀度，该专利也没 有给出解决方案。 

发明内容

本发明提供了一种土工离心模型饱和装置，该设备可减少或避免前面所提到的问题。 

为解决上述问题，本发明提出了一种土工离心模型饱和装置，其包括： 

一个饱和箱，用于在土工离心模型饱和过程中密封测试模型，从而在所述测试模型周围形成真空， 

至少一个溶液柜，用于存储用来使土工离心模型饱和的溶液， 

至少一个真空泵，用于对所述饱和箱以及所述溶液柜形成真空， 

至少一个置于所述饱和箱内的模型箱，用于承载所述测试模型，并向所述测试模型输送所述溶液， 

所述饱和箱包括一个箱体以及一个密封盖，所述箱体设置有抽气管以及至少一个供液管，所述抽气管与所述真空泵相连， 

所述模型箱设置在所述饱和箱内，所述密封盖设置有透明的观察窗口；所述模型箱底部设置有用于输送液体的渗水管，所述渗水管的管壁上设有多个孔洞，所述渗水管的一端连接有一根竖直放置的输水管，所述模型箱内进一步设置有一个覆盖在所述渗水管上的所述测试模型，所述输水管高度大于所述测试模型高度； 

所述溶液柜包括柜体和上盖，所述柜体底部设置有排水管，所述柜体上部设置有排气管，所述排气管与所述真空泵连接，所述排水管通过所述饱和箱的所述供液管与所述模型箱的所述输水管连接； 

所述溶液柜的所述上盖设置有搅拌电机以及与所述搅拌电机相连的搅拌器，所述搅拌器的长度小于所述柜体的高度。 

优选地，所述土工离心模型饱和装置进一步包括一个控制柜，所述控制柜分别与所述真空泵以及所述搅拌电机连接。 

优选地，所述溶液柜的所述柜体外侧设置有一个溶液高度观测装置。 

优选地，所述土工离心模型饱和装置进一步包括一个溶液补给罐，所述溶液补给罐包括一个溶液出口，所述溶液柜进一步包括一个补液口，所述溶液出口与所述补液口连接。 

优选地，所述溶液柜的补液口、排水管、排气管以及所述饱和箱的所述供液管均设置有电磁阀，所述电磁阀均与所述控制柜连接。 

优选地，所述搅拌器为旋桨式搅拌器，包括至少一组3片推进式螺旋桨叶，所述搅拌器的转轴与所述上盖不垂直。 

优选地，所述搅拌器为涡轮式搅拌器。 

本发明所提供的土工离心模型饱和装置，通过将用来使土工离心模型饱和的溶液与测试模型均置于一定的真空度环境，利用溶液自身的重力或者真空压差，通过所述测试模型下的渗水管完成饱和过程，这样可以通过由内至外的饱和过程提高所述测试模型饱和度。在饱和过程中，通过搅拌器对溶液进行搅拌，这样能够在长时间饱和过程中保持溶液的混合均匀度，同时能够有组于溶液中的空气排出，提升溶液的品质。 

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，