[发明专利]一种泥沙淤积物在大水压力下干容重变化的试验装置及其试验方法

权利要求书

1.一种泥沙淤积物在大水压力下干容重变化的试验装置，其特征在于，包括壳体和摄像系统，壳体内并列固定有一排竖向设置的试验筒，每个试验筒后方竖向设置有数个并列的U形差压管，U形差压管上端首尾依次连通形成整体呈倒S形延伸的管道，每个试验筒连同其后方的U形差压管构成一个试验单元；每个试验单元中，U型差压管上端均连通设置有注水管，试验筒上端连通设置有加料管；壳体一侧还设置有加压管，加压管和该侧的第一个试验单元的第一个U型差压管的进口侧上端连接，并通过管道与第一个试验筒连通；前一个试验单元的最后一个U型差压管出口侧上端通过管道与下一个试验单元的加料管9的相连通，同时还通过管道与下一个试验单元的第一个U型差压管进口侧上端相连通，最后一个试验单元的最后一个U型差压管出口侧上端与大气连通；每个试验单元中，试验筒前方表面和U形差压管后方表面均沿整个高度方向设置有用于摄像的观察缝隙且采用透明材料密封该观察缝隙；所述摄像系统包括正对壳体前方和后方设置的两个相机，以及和两个相机相连的计算机。

2.如权利要求1所述的泥沙淤积物在大水压力下干容重变化的试验装置，其特征在于，包括10个试验单元，每个试验单元高h=1000mm，宽b=140mm，试验筒1直径D=120mm，并具有3个U型加压管。

3.一种泥沙淤积物在大水压力下干容重变化的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、获取如权利要求1或2所述结构的试验装置；

b、每个试验单元中，均从注水管往各U型差压管的下半部加注水银，上半部注满清水，从加料管往试验筒内加搅拌均匀的泥浆（泥沙淤积物），泥浆占试验筒下部的80％，其上加清水，并保证各连通管道和加压管内均注满清水，各注水管和加料管注满水后进口处密封；

c、在加压管进口端通过一加压控制阀连接一个以水为介质的加压系统；通过该加压系统进行加压，驱动U型差压管内形成水银柱压差，水银柱压差作用于试验筒内的泥沙淤积物，并通过压差累积作用使得各试验筒形成从远到近承受从小到大的不同倍数压力；

d、当按照设定的压强加压完成后，关闭加压控制阀封闭住加压管进口端以维持压力稳定，使得整个系统保持稳定的状态；用相机定期拍摄水银柱压差的图像以及试验筒泥面变化过程的图像；计算机采集两台相机的图像进行比尺换算后得出U型差压管中水银柱的高差和试验筒中泥沙界面的变化过程，试验过程中定时记录温度；根据水银柱高差计算出承受压力大小，根据试验筒泥面的高低变化可计算淤泥体积的变化再计算出不同时刻淤泥的干容重，并可以建立起考虑温度影响的淤积泥沙干容重与水压力的关系。

4.如权利要求3所述的试验方法，其特征在于，所述a步骤中试验装置采用以下方法制备：壳体用优质碳钢铸造，铸造时试验筒采用不锈钢圆筒，筒内填充沙粒并固定在壳体正面的沙模中；各U型差压管、加压管、各种连通用管道及充水管和加料管均用不锈钢管加工，并预先按照结构要求连接好后在管内填充沙粒后固定在壳体沙模的相应位置，U型差压管布置在壳体的背面；浇铸壳体时将各部件浇铸在一起，使其与壳体成为一个整体，掏出各管内的填充沙粒后即成为试验装置的主体结构；再将壳体的正面铣槽，高度和宽度覆盖全部试验筒，铣槽深度为试验筒铣掉四分之一圆弧；同时在壳体背面铣槽，高度和宽度与正面铣槽相同，深度至U型差压管铣掉四分之一圆弧；将相同高度和宽度的钢化玻璃分别嵌在正面槽和背面槽内，用钢条压紧并将试验筒和U型差压管被铣掉处密封，成为拍摄照片的观察窗。