[发明专利]地下管线破损引起的渗流侵蚀模型装置、系统及试验方法

权利要求书

1.一种地下管线破损引起的渗流侵蚀试验方法，其特征在于，包括步骤：

S1，试验开始前，检查所需仪器，清洗地下管线破损引起的渗流侵蚀模型装置，所述地下管线破损引起的渗流侵蚀模型装置：包括发生渗流侵蚀试验的有机玻璃材质的土槽(1)，两个用于控制地下水位的水槽(2)，模拟破损管线的具有破损口的圆管(3)，两块透水板(4)；所述土槽(1)中可装填不同性质的土样；两个水槽(2)分别位于所述土槽(1)的两侧，且所述水槽(2)的底部均有带阀门的进水口(5)，通过所述阀门来控制进水量，水槽壁按高度设有若干个溢流孔(6)，通过打开不同高度处的溢流孔(6)来控制恒定地下水位；所述土槽(1)与两个水槽(2)之间各设置一个透水板(4)；所述透水板(4)开有若干孔洞，所述孔洞都被透水石(14)填充，以保证水槽(2)与土槽(1)间只有水的交换；所述土槽(1)后面的槽壁底端开有一与圆管(3)直径相当的圆形孔，所述圆管(3)通过圆形孔可插入安装在土槽(1)的底部；所述圆管(3)一端封闭，从此端插入所述圆形孔中，所述圆管(3)的另一端开放，此开放端用于流出水土；所述圆管(3)上开设有一破损口(12)；试验开始前，所述破损口(12)由一个与该破损口(12)形状尺寸相同的橡胶条(13)堵住；试验开始时，将橡胶条(13)拔出，则所述破损口(12)被打开，侵蚀在土槽(1)中发生；试验结束后，再用橡胶条(13)堵上所述破损口(12)；

所需仪器包括小型激光测距仪(7)，流失水土收集测量装置(8)，摄像机(9)和采集终端(10)，水泵；所述流失水土收集测量装置(8)包括水土分离室(15)，第一电子秤(16)，集水容器(17)，第二电子秤(18)；所述水土分离室(15)的一侧面由透水石构成；所述第一电子秤(16)设置在所述水土分离室(15)的下方，用于称量湿土质量；所述第二电子秤(18)设置在集水容器(17)的下方，用于称量流失水质量；且第一电子秤(16)、第二电子秤(18)分别与所述采集终端(10)连接；所述流失水土收集测量装置(8)位于地下管线破损引起的渗流侵蚀模型装置的圆管(3)开放端的下方，在试验时，从所述圆管(3)流出的混合水土进入水土分离室(15)后，通过该水土分离室(15)由透水石构成的侧面进入集水容器(17)；第一电子秤(16)和第二电子秤(18)分别将各自测量的土、水流失数据传给采集终端(10)；所述小型激光测距仪(7)与采集终端(10)连接，且安装于由地下管线破损引起的渗流侵蚀模型装置的上部，在试验时每间隔一段时间记录一次地表沉降量，并将地表沉降量数据传给采集终端(10)；所述摄像机(9)与采集终端(10)连接，且置于地下管线破损引起的渗流侵蚀模型装置前，在试验时进行渗流侵蚀录像，并将影像数据传给采集终端(10)；所述水泵将集水容器(17)中的水重新输入地下管线破损引起的渗流侵蚀模型装置的进水口(5)，以实现整个系统用水的循环；

安装带有相应破损口(12)的圆管(3)，并用橡胶条(13)堵住破损口(12)；

S2，土样配比并铺设；首先，在土槽(1)的前土槽壁上涂抹薄凡士林层，以尽量消除渗流时边界效应的影响；然后，配好所需级配土样，并使土样在土槽（1）中自由下落，下落中不断提高水位，并保证水位高于土体高度，且使撒落土样完全饱和；土体达到预设高度后，完成土样铺设；

S3，安装测量仪器；首先，在地下管线破损引起的渗流侵蚀模型装置上部安装小型激光测距仪(7)；然后，在地下管线破损引起的渗流侵蚀模型装置前架设一台摄像机(9)，用来拍摄侵蚀过程；接着，在圆管(3)开放端下方放置好流失水土收集测量装置(8)；同时将这些测量仪器均与采集终端(10)连接；

S4，拔出圆管(3)的破损口(12)处的橡胶条(13)，开始渗流侵蚀，土体在水的渗流力作用下，随水一起通过破损口(12)进入圆管(3)；各测量仪器实时将各侵蚀参数传给采集终端(10)；且在试验中，通过对进水口(5)进水流量的控制和相应高度溢流孔(6)的打开来保持地下水位高度；

S5，试验结束后，降低水位至0；对侵蚀土体进行强度贯入试验；

S6，清空地下管线破损引起的渗流侵蚀模型装置中的水土，收集不同高度土层处的土样，在烘干之后，进行筛分试验，分析侵蚀后土层级配变化。

2.根据权利要求1所述的地下管线破损引起的渗流侵蚀试验方法，其特征在于：所述圆管(3)长度大于所述土槽(1)的宽度，所述圆管(3)的开放端可以延伸出所述土槽(1)的槽壁。

3.根据权利要求1所述的地下管线破损引起的渗流侵蚀试验方法，其特征在于：还包括模拟地表动荷载的偏心轮(11)；在研究动荷载的影响时，所述偏心轮(11)置于地表用于施加循环荷载。