渗流应力耦合内管涌渗透可视化模型试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种渗流应力耦合内管涌渗透可视化模型试验装置及试验方法。试验装置由变水头控制及液体循环系统、垂直加载渗透系统、激光控制系统和图像采集系统4个部分组成，能够开展非稳定渗流在不同应力、不同细料含量、不同级配等状态下内管涌渗透试验研究以及渗流过程中的颗粒流失及变形破坏特征研究。本发明专利技术还提供一种渗流应力耦合模拟侵蚀型内管涌的可视化试验方法，具体通过变水头控制及液体循环系统，对垂直加载渗透系统中处于应力场下的管涌土样施加水头差，实现渗流‑侵蚀‑应力三场耦合内管涌试验。本发明专利技术工序简明、制作简单、可直接深入观察、经济可操作性强，从而可以初步揭示渗流应力耦合内管涌细观机理，为后续研究提供试验基础。

A flow visualization model should test device and test method for seepage stress coupling in piping

The invention discloses a flow visualization model should test device and test method for seepage stress coupling in piping. The test device comprises a variable head control and liquid circulation system, vertical loading system, laser penetration control system and image acquisition system is composed of 4 parts, to stress, different fines content and different gradation conditions within the piping and seepage permeability test research of particles in the process of erosion and deformation characteristics in different development research steady seepage. The invention also provides a visual test method for seepage erosion piping in simulation of mechanical coupling, specifically through the variable head control and liquid circulation system, the vertical loading system in stress seepage piping soil field under the applied head difference, realize the stress seepage erosion in three field coupling piping test. The process is concise, simple, direct observation, in-depth economic strong operability, which can reveal the seepage stress coupling piping in micro mechanism, to provide experimental basis for further research.

【技术实现步骤摘要】
一种渗流应力耦合内管涌渗透可视化模型试验装置及试验方法
本专利技术涉及渗流模型试验装置和试验方法，特别涉及一种渗流应力耦合模拟侵蚀型内管涌的可视化试验装置和试验方法，属于岩土工程渗流试验领域。
技术介绍
深层覆盖层具有结构松散、岩性不连续、成因类型复杂、物理力学性质不均匀等特点。随着近些年来我国水电建设快速发展，在地质条件较差的深厚覆盖层上建设高坝、超高坝已成为我国西南水电建设所必须面临的问题，并引起了广泛的关注。深厚覆盖层的渗透稳定是影响大坝安全的关键科学问题。而工程实践统计表明，在高渗透强度长期作用下，基础、堤身、堤身与地基结合部均可能发生侵蚀型内管涌，因此，我国高坝、超高坝的建设需求必将对坝体分区填筑料防渗设计提出更高要求。随着地下开采和与工程建设规模的扩大，渗透问题破坏灾害成为工程和理论界高度关注的重要问题。而深厚覆盖层、坝基或堤身内部的渗透稳定实质是内部侵蚀型管涌问题。相较于传统管涌，侵蚀型内管涌隐蔽性强、危害性大，侵蚀型内管涌的发展将进一步加剧地基或填充区材料物理力学性质的不均匀性，造成地基不均匀沉降，破坏坝体心墙或坝基混凝土防渗墙，甚至引起面板与堆石体脱开，威胁大坝安全本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种渗流应力耦合内管涌渗透可视化模型试验装置，其特征是，包括变水头控制及液体循环系统、垂直加载渗透系统、激光控制系统和图像采集系统，所述变水头控制及液体循环系统通过进流管和出流管与垂直加载渗透系统相连接，并通过水泵维持循环；所述的垂直加载渗透系统利用反力架和若干千斤顶对模型箱内的试样施加竖直向下的荷载，所述出流管处设置有流量计，所述模型箱侧壁均匀布设有若干组微型孔压计及土压力传感器，所述垂直加载渗透系统的透明土样区中装入透明土、透明液及荧光粒子代表骨架颗粒、液体及填充颗粒；所述的激光控制系统使激光透过光纤聚焦透镜产生共面集中的激光，融合透明土、激光激发荧光、示踪综合效应获取不同截面骨架及填充颗...

【技术特征摘要】
1.一种渗流应力耦合内管涌渗透可视化模型试验装置，其特征是，包括变水头控制及液体循环系统、垂直加载渗透系统、激光控制系统和图像采集系统，所述变水头控制及液体循环系统通过进流管和出流管与垂直加载渗透系统相连接，并通过水泵维持循环；所述的垂直加载渗透系统利用反力架和若干千斤顶对模型箱内的试样施加竖直向下的荷载，所述出流管处设置有流量计，所述模型箱侧壁均匀布设有若干组微型孔压计及土压力传感器，所述垂直加载渗透系统的透明土样区中装入透明土、透明液及荧光粒子代表骨架颗粒、液体及填充颗粒；所述的激光控制系统使激光透过光纤聚焦透镜产生共面集中的激光，融合透明土、激光激发荧光、示踪综合效应获取不同截面骨架及填充颗粒轮廓；所述的图像采集系统利用模型箱后的LED光源照射来提高图像识别度，并利用模型箱前的高速相机进行动态拍摄，以捕捉细颗粒运移特征及内部结构性变化。2.根据权利要求1所述的一种渗流应力耦合内管涌渗透可视化模型试验装置，其特征是，所述变水头控制及液体循环系统中的上游水箱通过实验平台智能控制升降速率模拟非稳定变水头，并通过进流管与所述的垂直加载渗透系统相连，通过溢流管和抽流管与循环水槽相连；所述循环水槽与垂直加载渗透系统通过出流管相连。3.根据权利要求1所述的一种渗流应力耦合内管涌渗透可视化模型试验装置，其特征是，所述垂直加载渗透系统的模型箱为盒型的透明模型箱；所述透明模型箱固定在地面上，其上部固定一块水平的可透砂压力板，其下部安置有通过千斤顶控制上下移动的透水加载盒；所述可透砂压力板与所述透水加载盒之间为透明土样区。4.根据权利要求3所述的一种渗流应力耦合内管涌渗透可视化模型试验装置，其特征是，所述透水加载盒内填充物为砾石；所述可透砂压力板顶面与出流口下缘齐平；所述出流口覆有透水纱布。5.根据权利要求1所述的一种渗流应力耦合内管涌渗透可视化模型试验装置，其特征是，所述激光控制系统的轴线垂直于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪小东，王媛，张烨，徐硕，左翔宇，孙达明，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32