[发明专利]一种模拟管道漏水侵蚀冲刷诱发道路坍塌的试验装置

说明书

本发明公开了一种模拟管道漏水侵蚀冲刷诱发道路坍塌的试验装置，包括模型箱、供水单元、排水单元、地下管道和水土收集箱，地下管道穿过模型箱埋设于试验土体内，供水单元位于模型箱左侧并与地下管道左端相连，排水单元位于模型箱右侧并与地下管道右端相连，水土收集箱位于模型箱下方；调节供水单元、排水单元和地下管道的供水阀可以控制地下管道的压力和流速,水土收集箱收集通过模型箱底板下渗的土体和水流。本发明用于模拟城区输、排水管道破损漏水致使土体流失，最终导致道路坍塌的致灾过程。

技术领域

本发明涉及一种路面坍塌实验装置，尤其涉及一种模拟管道漏水侵蚀冲刷诱发道路坍塌的试验装置。

背景技术

道路坍塌是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下，向下陷落，并在地面形成塌陷坑的一种地质现象。随着经济社会的发展和城市化的建设，城市供水量和排水量大大增加，地下管道往往超负荷运行，而部分地下管道年代久远易被锈蚀，大大增加了发生管道渗漏的概率，极易引发道路坍塌。以往管道渗漏导致道路坍塌实例表明，地下管道破损后水流冲刷土体，形成渗流通道致使土颗粒流失，地下空洞形成并逐渐扩大，最终造成道路坍塌。道路坍塌发展突然，灾害严重，因此本发明对预防管道破损漏水导致城区道路坍塌灾害的发生具有重要意义。

物理模型试验能够较为直观的揭示物理现象的发展过程。现有的相关专利(申请专利号CN[106018736])存在以下不足：1、未能模拟破损口由小变大的破损过程；2、未能定量考虑城市输水管道压力对道路坍塌的影响3、未能考虑地下渗流通道的形成和土颗粒向更深部土体流失的过程。因此，本专利开发了一种模拟管道漏水侵蚀冲刷诱发道路坍塌的试验装置,用于研究随着管道破损口逐渐扩大，相应漏水由渗水变成射流，其对岩土体由浸蚀发展成为冲刷，最后导致地层突然坍塌灾害的孕育机制。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种模拟管道漏水侵蚀冲刷诱发道路坍塌的试验装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种模拟管道漏水侵蚀冲刷诱发道路坍塌的试验装置，该试验装置包括模型箱、供水单元、排水单元、地下管道和水土收集箱，地下管道穿过模型箱埋设于试验土体内，供水单元位于模型箱左侧并与地下管道左端相连，排水单元位于模型箱右侧并与地下管道右端相连，水土收集箱位于模型箱下方；模型箱(13) 的模型箱底板(13-2)上设有底板圆孔(47)。

供水单元可以调节地下管道上游水流压力和流速，地下管道模拟城市输水管道破损后渗水，排水单元可以调节地下管道下游水流压力和流速，水土收集箱收集通过模型箱底板下渗的土体和水流。

所述模型箱四个边角放置于承台上，模型箱四周侧板由高强透明玻璃组成，模型箱正面板绘有横向刻度线和纵向刻度线；模型箱左右侧板设有多个用于穿过地下管道的侧板圆孔；模型箱底板采用钢板组成，钢板上设有多排底板圆孔；模型箱内下部铺设卵砾石和砂子混合物，模型箱内上部装填模拟道路坍塌的试验土体。

所述供水单元包括第一压力瓶、压力供水箱、集水箱、水泵、供水管、第一减压管、第一排气管和第一水位计，水泵与供水管相连，供水管一端与集水箱相连，另一端与压力供水箱下部相连；第一压力瓶通过第一减压管与压力供水箱上部相连，第一减压管上设有第一闸阀、第一压力报警器和第一减压稳压阀；压力供水箱为密闭箱体且上部连接第一排气管，第一排气管上设有第一恒压阀；供水管、第一减压管、第一排气管上均连接有快速接头；地下管道的左端与压力供水箱下部相连；第一水位计位于压力供水箱内。