The invention relates to the field of geotechnical engineering model test, aiming at providing a three-dimensional visualization test device and method for particle seepage movement based on tracer method. The model box of the device includes the upstream liquid level trough, the downstream outlet tank and the model filling slot, and the model of the dam foundation is made up of the transparent soil particles with the tracer particles in the model filling slots. The upper part of the model is built up to form the dam model, and the water bath circulation system is composed of the circulation pump, the bath box, the buffer tank and the multi channel pipeline. The water bath cycle system consists of a circulating pump, a water bath, a buffer tank and a multi-channel pipeline, which consists of a model box, a buffer slot and a water bath. At least 2 groups of the model boxes are connected to the computer's CCD camera on both sides of the model box. The invention effectively solves the problem that the traditional tracer particle method is difficult to apply to the transparent soil model test, the location of the particle migration is difficult to capture, the pore fluid refraction and viscosity will change with the temperature, and the circulation of pore fluid is used.
【技术实现步骤摘要】
基于示踪法的颗粒渗流运移三维可视化试验装置及方法
本专利技术属于岩土工程模型试验领域,特别涉及基于示踪法的颗粒渗流运移三维可视化试验装置及方法。
技术介绍
堤坝上、下游的水头差会对堤坝中颗粒产生渗透力,在该力作用下堤坝中颗粒发生运移,严重时会形成贯通的渗流通道,导致堤坝发生砂沸、管涌等现象。我国近4成堤坝破坏原因于此。研究堤坝颗粒运移机理有着重要意义。然而,渗流作用下的颗粒运移是发生在土体内部的现象,传统的试验装置方法难以实现对该现象的有效观测。近年来,透明土模型技术日趋成熟,结合PIV(粒子图像测速)技术,可实现对透明土体内部变形和颗粒运移情况的分析。而PIV技术自上世纪70年代发展至今已经非常成熟,这为透明土模型技术的发展提供了强有力的支持。透明土模型技术已应用于岩土工程多个领域的室内试验中,但将透明土模型应用于颗粒运移试验装置的较少。其原因有:(1)渗透作用下的颗粒运移发生较为随机,传统的透明土激光照射法较难捕捉运移的发生位置;(2)渗透作用下,示踪粒子往往发生三维位移,传统的二维PIV示踪粒子法难以在透明土试验中应用;(3)需要不断供入孔隙流体,而孔隙流体折射率与粘滞度会随温度变化导致观测和渗流模拟效果不理想;(4)孔隙流体成本较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是,克服现有技术中的不足,提供一种基于示踪法的颗粒渗流运移三维可视化试验装置及方法。为解决技术问题,本专利技术的解决方案是:提供一种基于示踪法的颗粒渗流运移三维可视化试验装置,包括用于填充透明土模型的模型箱,该模型箱呈长方体,组成箱体的各面板均为有机玻璃板;由竖向的有机玻璃材质的上 ...
【技术保护点】
1.一种基于示踪法的颗粒渗流运移三维可视化试验装置,包括用于填充透明土模型的模型箱,其特征在于,该模型箱呈长方体,组成箱体的各面板均为有机玻璃板;由竖向的有机玻璃材质的上游隔板和下游隔板将模型箱内腔分隔成三部分,分别是位于两端的上游液位槽和下游出液槽,以及位于中间的模型堆填槽;在模型堆填槽中,以均匀掺杂了示踪粒子的透明土颗粒堆制成位于底部的坝基模型,在坝基模型上部堆砌形成坝体模型;上游液位槽由与箱体等高的上游隔板和箱体面板共同组成,下游出液槽由与坝基模型等高的下游隔板和箱体面板共同组成;上游隔板上均布若干个通孔,且在其两侧表面敷设土工布;在与上游隔板相对应的箱体端部面板上设有多个不同高度的液位控制口,用于排放孔隙流体以调整上游液位槽中的液位;在下游出液槽中设有一个水平方向的过滤网,在与下游隔板相对应的箱体端部面板上设有用于导出孔隙流体的下游出液口,下游出液口的位置低于过滤网;该装置还包括水浴循环系统,由循环泵、水浴箱、缓冲槽和多路管路组成;其中,所述各液位控制口通过设有阀门的管路接至液位控制管,液位控制管的末端接至缓冲槽,下游出液口通过下游出液管接至缓冲槽;水浴箱中设置S形换热管,其两 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于示踪法的颗粒渗流运移三维可视化试验装置,包括用于填充透明土模型的模型箱,其特征在于,该模型箱呈长方体,组成箱体的各面板均为有机玻璃板;由竖向的有机玻璃材质的上游隔板和下游隔板将模型箱内腔分隔成三部分,分别是位于两端的上游液位槽和下游出液槽,以及位于中间的模型堆填槽;在模型堆填槽中,以均匀掺杂了示踪粒子的透明土颗粒堆制成位于底部的坝基模型,在坝基模型上部堆砌形成坝体模型;上游液位槽由与箱体等高的上游隔板和箱体面板共同组成,下游出液槽由与坝基模型等高的下游隔板和箱体面板共同组成;上游隔板上均布若干个通孔,且在其两侧表面敷设土工布;在与上游隔板相对应的箱体端部面板上设有多个不同高度的液位控制口,用于排放孔隙流体以调整上游液位槽中的液位;在下游出液槽中设有一个水平方向的过滤网,在与下游隔板相对应的箱体端部面板上设有用于导出孔隙流体的下游出液口,下游出液口的位置低于过滤网;该装置还包括水浴循环系统,由循环泵、水浴箱、缓冲槽和多路管路组成;其中,所述各液位控制口通过设有阀门的管路接至液位控制管,液位控制管的末端接至缓冲槽,下游出液口通过下游出液管接至缓冲槽;水浴箱中设置S形换热管,其两端分别接至循环泵入口和缓冲槽,循环泵的出口则通过供液管接至上游液位槽的上部;在模型箱的两侧各设置至少2组分别通过信号线连接至计算机的CCD相机,各CCD相机分别与斜角拍摄适配器组配,以满足tomo-PIV测量技术对CCD相机布置位置的要求。2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,在所述各液位控制口中,位于最下侧的液位控制口与坝基模型的上表面等高...
【专利技术属性】
技术研发人员:郭畅,黄博,凌道盛,赵宇,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。