一種土料滲透特性智能測試系統的製作方法

2023-10-20 20:22:57

專利名稱：一種土料滲透特性智能測試系統的製作方法
技術領域：
本實用新型主要涉及一種土料滲透特性智能測試系統，尤其是涉及一種裝好土料之後就可以直接用電腦控制試驗過程與記錄圖像、數據的智能測量土料滲透特性的試驗裝置。
背景技術：
國內外壩工實踐表明，除了洪水漫頂，由滲流引起的管湧、內部衝蝕是造成土石壩破壞的主要原因，因此，對土石料滲透破壞機理的研究成為已一個迫切需要解決的問題。特別是近年來面板堆石壩的迅速發展使得堆石料中滲透性及墊層、堆石體、排水體的滲透穩定性研究更加迫切。目前常用的室內測定土體滲透係數的儀器主要有70型滲透儀、南55型滲透儀和一般垂直滲透變形儀等，但是這些滲透儀採用測壓管測讀水壓數據，需要人為 控制與記錄水壓數值，不僅浪費人力，更可能增加人為誤差；而且一般垂直滲透變形儀都是一個模型筒只能做一個「寬高比」的土料滲透試驗，如果要做不同「寬高比」對比試驗，就要使用多套試驗設備，浪費試驗材料。如何更好測定粗料的滲透特性是我們要解決的關鍵問題，因此參照《土工試驗規程》(SL237-1999)介紹的垂直滲透儀的工作原理，結合國內外室內試驗實踐經驗，研製了土料滲透特性智能測試系統。
發明內容發明目的本實用新型針對現有土料滲透特性測試系統的缺陷，開發設計一種實驗過程方便，可以自動測讀數據、記錄試驗現象的智能測試系統，而且一套模型筒裝置通過拼接，可以做多組「寬高比」對比試驗，適用於一般土料滲透特性測試試驗中。技術方案本實用新型的技術方案是一種土料滲透特性智能測試系統，包括模型筒、傳感系統、數據採集系統、圖像採集系統及供水系統，所述模型筒包括筒身、模型筒上蓋、模型筒下蓋、進水管、出水管和支架，傳感系統包括粗導水管、傳感器接頭、水壓傳感器和水壓數據傳輸線；所述數據採集系統為智能數字巡檢儀和電腦，所述圖像採集系統為高清攝像機與圖像數據傳輸線，所述供水系統包括水槽和水箱，所述傳感系統至少設置2組，傳感系統與模型筒連接，傳感系統與圖像採集系統分別通過水壓數據傳輸線和圖像數據傳輸線連接數據採集系統，供水系統通過進水管連接模型筒的模型筒下蓋，在模型筒上蓋上連接出水管。筒身側壁設置測壓孔，測壓孔與空心銅管的一端連接，銅管的另一端連接粗導水管，粗導水管連接水壓傳感器。模型筒筒身至少設置2個，筒身的上下兩端設有卡口，上端卡口為內槽，下端卡口為與內槽緊密相扣的外槽。水槽中部設置擋沙板把水槽分為前後兩部分，水槽後部側壁連接小型水泵。所述水箱通過定滑輪連接在天花板，水箱的進水口、出水口與溢流出口之間設置溢流板，[0010]所述進水管中部設有一級水閥與二級水閥，一級水閥調節進水壓力的精度為
O.2m，二級水閥調節進水壓力的精度為O. 02m。有益效果本實用新型與現有技術相比，具有以下優點I、傳統垂直滲透儀測試系統結合先進傳感器的應用，可以電腦採集數據，減少人為誤差；2、圖像採集系統的應用，記錄試驗過程中試樣表面滲透破壞過程，利於準確描述及分析實驗現象；3、利用FORTRAN語言編程進行數據分析處理技，使得歷史數據報表自動生成、保存及方便向常用軟體轉化；·[0015]4、水箱可升降，可以做常水頭滲透試驗，也可以做變水頭滲透試驗；·5、水槽、水箱形成循環閉式系統，實現水的循環利用；

附圖I整體測試系統示意圖；附圖2模型筒示意圖；附圖3模型筒剖面圖與俯視圖；附圖4水槽結構圖； 附圖5可調高溢流水箱結構圖。圖中標號說明如下I-模型筒筒身；2_模型筒上蓋；3_模型筒下蓋；4_供水系統；5_出水口 ；6_粗導水管；7_傳感器接頭；8_水壓傳感器；9_水壓數據傳輸線；10_數字巡檢儀；11_電腦；12-高清攝像機；13_圖像數據傳輸線；14_水槽；15-水槽擋沙板；16_水泵；17_可調高水箱；18_水箱溢流板；19_進水管；20_溢流管；21_ —級水閥；22_ 二級水閥；23_模型筒支架；24-加勁螺杆；25-止水橡皮；26-螺杆圓孔；27-進水口 ；28_出水口 ；29_測壓管口 ；30-海綿；31_排沙口 ；32_水槽出水口 ；33_水箱出水口 ；34_水箱進水口 ；35_水箱溢流出□。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。如圖I所示，本實用新型包括五個組成部分1)模型筒，主要作用為裝載待測土樣，由模型筒筒身I、模型筒上蓋2、模型筒下蓋3、進水管4、出水管5和支架23組成；2)傳感系統，主要作用是通過水壓傳感器測量試樣不同高度的水壓力，由連接到模型筒筒身I的粗導水管6、傳感器接頭7、水壓傳感器8和水壓數據傳輸線9組成；3)數據採集系統，主要作用為採集傳感系統測量的數據，並存儲在電腦中，由數字巡檢儀10和電腦11組成；4)圖像採集系統，主要作用為採集在實驗過程中土樣的滲透變形情況，主要由高清攝像機12和圖像數據傳輸線13組成；5)供水系統，主要作用為試驗提供所需的水量和水壓，由水槽14、水槽擋沙板15、水泵16、可調高水箱17、水箱溢流板18、進水管19、溢流管20、一級水閥21和二級水閥22組成。本實用新型所述模型筒由兩個模型筒筒身I組成，每個由高200mm，直徑200mm，壁厚IOmm的有機玻璃筒製作而成，每個模型筒筒身的上下兩端設有不同卡口，在卡口以下50mm的對稱兩側開有直徑為6mm的測壓孔29。參照剖面圖3,模型筒筒身一端卡口為內直徑180mm，外直徑190mm，深5mm的內槽；模型筒筒身另一端卡口為內直徑190mm，外直徑200mm，深5mm的外槽。兩個模型筒上下對接放置，卡口互補，連接緊密。為嚴密止水，卡口內套一圈止水橡皮。模型筒上蓋由直徑260mm厚30mm的鋁板製作。鋁板中部軋出直徑200mm深IOmm的圓盤，在圓盤的外端，扎出一圈可以與模型筒筒身外槽相應的卡口，外徑200mm,內徑190mm，深5mm。模型筒上蓋中部留有直徑20mm的出水口，四周留有直徑IOmm的圓孔，用於螺杆的穿插固定。模型筒下蓋招板中部軋出直徑190mm深10_的圓盤,在圓盤的外端,扎出一圈可以與模型筒筒身內槽相應的卡口，外徑190mm,內徑180mm,深5mm。其他材料和尺寸與模型筒上蓋2相同。裝樣時，模型筒下蓋3放在支架上，在下蓋進水口處可放置一塊透水石，使得水流均勻進入土樣；把模型筒筒身2放入模型筒下蓋，使得卡口連接緊密；裝填土樣到一定高度 時，可以再加另一模型筒身2，卡口要互相對應，連接緊密；裝載完成後在筒身上加模型筒上蓋2，上下蓋子的螺杆空口要對齊。為嚴密止水，每兩個卡口之間都放置一圈止水橡皮25，檢查連接的緊密型之後加上螺杆24，擰緊螺栓，固定模型筒，並且壓緊各個卡口之間的止水橡皮，保證止水。本實用新型所述水槽長2000mm寬IOOOmm高500mm，由壁厚IOmm的有機玻璃製作，水槽中部放置一塊長IOOOmm高30mm厚IOmm的擋沙板15 ;水槽前端放置一塊厚5mm的海綿30，模型筒出水口的水流滴落在海綿上，水流帶出的細土留滯在海綿中，累積到一定量後從排沙口 31排除，除去細沙的水超過擋沙板15後流入水槽後端，通過水槽出水口 32與水泵相連，為可調高水箱供水。可調高水箱長500mm寬200mm高500mm,由壁厚IOmm的有機玻璃製作,水槽中部放置一塊長500mm高300mm厚IOmm的溢流板18 ;水槽裡的水經過水泵加壓後，由水箱進水口34流入水箱，待水箱的水可以漫過溢流板18後，誰通過溢流出口 35回流到水槽中，此時，開放水閥，水箱中的水通過水箱出水口 33向模型供水，水壓可保持不變。
權利要求1.一種土料滲透特性智能測試系統，其特徵在於包括模型筒、傳感系統、數據採集系統、圖像採集系統及供水系統，所述模型筒包括筒身(I)、模型筒上蓋(2)、模型筒下蓋(3)、進水管(4)、出水管(5)和支架(23)，傳感系統包括粗導水管(6)、傳感器接頭(7)、水壓傳感器(8)和水壓數據傳輸線(9);所述數據採集系統為智能數字巡檢儀(10)和電腦(11)，所述圖像採集系統為高清攝像機(12)與圖像數據傳輸線(13)，所述供水系統包括水槽(14)和水箱(17)，所述傳感系統至少設置2組，傳感系統與模型筒連接，傳感系統與圖像採集系統分別通過水壓數據傳輸線(9)和圖像數據傳輸線(13)連接數據採集系統，供水系統通過進水管(4)連接模型筒的模型筒下蓋(3)，在模型筒上蓋(2)上連接出水管(5)。
2.根據權利要求I所述的一種土料滲透特性智能測試系統，其特徵在於筒身(I)側壁設置測壓孔，測壓孔與空心銅管的一端連接，銅管的另一端連接粗導水管(6)，粗導水管(6)連接水壓傳感器。
3.根據權利要求I所述的一種土料滲透特性智能測試系統，其特徵在於模型筒筒身.(I)至少設置2個，筒身(I)的上下兩端設有卡口，上端卡口為內槽，下端卡口為與內槽緊密相扣的外槽。
4.根據權利要求I所述的一種土料滲透特性智能測試系統，其特徵在於水槽(14)中部設置擋沙板(15)把水槽(14)分為前後兩部分，水槽(14)後部側壁連接小型水泵。
5.根據權利要求I所述的一種土料滲透特性智能測試系統，其特徵在於所述水箱(17)通過定滑輪連接在天花板，水箱(17)的進水口(34)、出水口(33)與溢流出口(35)之間設置溢流板。
6.根據權利要求I所述的一種土料滲透特性智能測試系統，其特徵在於所述進水管(19)中部設有一級水閥(21)與二級水閥(22)，一級水閥(21)調節進水壓力的精度為O.2m，二級水閥(22)調節進水壓力的精度為0.02m。
專利摘要本實用新型涉及一種土料滲透特性智能測試系統，包括模型筒、傳感系統、數據採集系統、圖像採集系統及供水系統，所述傳感系統至少設置2組，傳感系統與模型筒連接，傳感系統與圖像採集系統分別通過水壓數據傳輸線和圖像數據傳輸線連接數據採集系統，供水系統通過進水管連接模型筒的模型筒下蓋，在模型筒上蓋上連接出水管。實用新型與現有技術相比，可以電腦採集數據，減少人為誤差；利用圖像採集系統可以準確描述及分析實驗現象；水箱可升降，可以做常水頭滲透試驗，也可以做變水頭滲透試驗；水槽、水箱形成循環閉式系統，實現水的循環利用。
文檔編號G01N15/08GK202748295SQ201220321449
公開日2013年2月20日 申請日期2012年7月4日 優先權日2012年7月4日
發明者馬瑩, 甘磊, 徐力群, 王寧, 陶小虎, 鄧春生 申請人:河海大學