[实用新型]一种研究地下建筑工程管涌现象的模拟试验装置

说明书

技术领域：

本实用新型属于管涌现象的试验装置，尤其涉及一种研究地下建筑工程管涌现象的模拟试验装置。

背景技术：

随着高层建筑以及超高层建筑越来越多，相应的基坑等地下工程也越来越深。在基坑支护的同时，常常需要采用井点降水等方法降低基坑内的地下水位，使得基坑内外的水头相差巨大，人为的增大了基坑产生渗透变形的可能性。渗透是由于地下水压力不均衡形成水渗流的过程，而渗透会引起砂土颗粒的位移，它一般分为：流土、管涌、接触冲刷和接触流失四种破坏形式，大量资料表明基坑管涌危害最大。为了保证地下工程的建设安全，故管涌等渗透破坏问题受到了学术及工程界的普遍关注。为了研究管涌的机理，需要一种模拟管涌侵蚀动态发展的试验装置，已有的管涌试验装置得出的数据单一，且缺乏对土体在不同压力下发生管涌现象的相关研究。因此急需提供一种新的试验装置不仅能够真实模拟土体管涌发展的条件和过程，实时监测管涌发展过程中土体细观结构、水力、力学特性的演变，而且能够同时测量有关管涌的多种数据，从而进行对比研究得出相应的规律，为深入研究管涌机制提供可靠依据。

实用新型内容：

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种可同时测量地下建筑工程管涌现象的多种相关数据的模拟试验装置。

本实用新型采用如下技术方案：提供一种研究地下建筑工程管涌现象的模拟试验装置，包括试验箱体、给试验箱体内土样施加压力的垂直加压装置、基于单片机的智能水头控制系统和显微观测装置，试验箱体上游左侧有进水管经进水阀与所述基于单片机的智能水头控制系统连接，下游右侧有出水管；所述试验箱体内上游处设有透水板间隔形成进水室和土样容纳室，所述土样容纳室对应的试验箱体前侧壁上设有多个规则排布的透水孔，所述试验箱体顶部用有机玻璃盖板密封，所述有机玻璃盖板表面沿上游至下游开有多个管涌口且用胶塞封堵，在所述管涌口和所述进水管处安装有流速仪。

所述基于单片机的智能水头控制系统包括水头升降装置、控制水头升降装置的电机及控制电机的控制箱，所述水头升降装置中水槽的出水口与所述进水管连接。

所述显微观测装置由放大倍数为10倍至220倍的奥林巴斯体显微镜和CCD摄像机组成。

所述垂直加压装置包括底座和固定在底座上的多级液压缸，所示试验箱体置于所述底座上，所述多级液压缸作用在所述有机玻璃盖板上对土样逐级加压，每级加压控制在0.1～0.2kPa。

所述试验箱体的外侧壁均为有机玻璃板。

所述管涌口等间距分布。

在所述管涌口处设置有承砂盘。

由上述技术方案可知，本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：所述研究地下建筑工程管涌现象的模拟试验装置，试验过程中模拟的水流速度、渗径长度、土体所受垂直压力可控，可同时测量管涌现象的多种相关数据，实现观测土体发生管涌时临界速度及渗径长度对管涌的影响程度，以此得出水流速度对颗粒流失的影响；分析土体在不同压力下管涌临界速度的变化规律；不同流速下临界粒径的变化规律以及管涌颗粒粒径比例；同时通过该试验装置能更好的实现模型的可视化。

附图说明：

图1为本实用新型实施例提供的研究地下建筑工程管涌现象的模拟试验装置结构示意图；

本实施例中：1-控制箱，2-电机，3-水头升降装置，4-水槽，5-进水管，6-进水阀，7-有机玻璃盖板，8-透水板，9-管涌口，10-流速仪，11-奥林巴斯体显微镜，12-CCD摄像机，13-试验箱体，131-进水室，132-土样容纳室，14-出水管，15-透水孔，16-出水阀，17-垂直加压装置，18-底座，19-多级液压缸。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。