岸堤冲刷坍塌全方位观测设备及方法技术

本发明专利技术属于水利学和岩土力学特性测试技术领域，特别涉及一种岸堤冲刷坍塌全方位观测设备及方法。由滑动式槽箱，直水槽，板块箱和推移装置组成。在滑动式槽箱内制作岸堤模型，然后推至直水槽内预设的实验位置，打开水流，对岸堤进行冲刷，冲刷过程中，滑动式槽箱不断推进，并全方位的对岸堤冲刷坍塌进行观测，直至岸堤发生坍塌。可以对岸堤冲刷坍塌过程进行全方位观测，通过监测截面的形态尺寸的变化，就可以获得来自河道岸堤侧部的含沙量；可以直接观察到岸堤坍塌路径；可以实施录像，记录岸堤坍塌滑坡线的延伸过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水利学和岩土力学特性测试
，特别涉及一种岸堤冲刷坍 塌全方位观测设备及方法。技术背景岸堤在水的冲刷作用下发生滑坡坍塌，有一个滑坡面，在截面上看是一个滑 坡线，这个滑坡线在滑坡研究中具有重要意义。滑坡初期，这个滑坡线在底部或 者是中部形成并逐渐向上延伸，没有贯通；随着滑坡的继续，这个滑坡线最终延 伸到顶部表面，形成贯通裂缝，即形成了一个完整的滑坡体。如果此滑坡线延伸 到岸堤的外侧，将会导致整个岸堤的坍塌，最终导致水灾。因此关于这个滑移线 的研究，在工程上具有重要意义。理论上对此滑移线有各种假想，如圆弧，双曲线，直线等，这些设想能够在 一定程度上解决一些实际问题，但这些都是建立在均匀土基础上的一种设想，有 一定的局限性，理论匕没有完全解决，因此现有的以及新的理论需要试验的验证。河流的冲刷分为横向和竖向冲刷即河道的侧部和底部冲刷，两个冲刷都使得 岸堤的形态发生改变，进而导致岸堤的坍塌。目前，河道底部冲刷通过水槽实验 可以进行较好的研究了，但是侧向冲刷研究的还不成熟，如水流中的含沙量来自 于河道的底部和侧部，但是现在不能确定来自侧部的泥沙量。河道侧部的减少量 将会导致河道岸堤的形态改变，进而影响岸堤的稳定，因此获得河道侧部的减少 量可以确定河道稳定性的时间演变性，同时可以对岸堤的稳定性给出预测，对岸 堤的坍塌进行预警，并进行提前性加固。因此河道侧部的减少量研究对于岸堤稳 定性、坍塌预警及岸堤提前性加固具有很重要的意义。在水利工程领域，有一些水槽实验，可以进行一些水流、泥沙的相关实验。 将河道土及岸堤土堆积到水槽中，进行冲刷， 一段时间后，停止供水，测量岸堤 及河道底部的冲刷形态和岸堤的截面性状，进行力学分析；或者是进行持续的供 水，不断测量河道泥沙的淤积情况。这个实验在水利工程上解决了很多的问题， 但现如今此研究方法已经不能满足一些实验要求。现有的水槽对水流冲刷导致岸堤坍塌的研究的不足主要有两方面。 一方面不 能监测到河道截面坍塌路径。做河流对河道的底部和侧部的冲刷试验，需要在水 槽中填筑泥土，冲刷时，由于水槽中填筑土的阻挡，无法观测到岸堤截面上的滑 移情况，尤其是不能观测到滑动线；另一方面，也不能进行实时监测，只能是冲 刷一段时间后停下来，开挖截面，试验量大，开挖会破坏一些滑动面，有时很难 发现破坏情况。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术不能确定河水含沙量来自河道侧部的量、不能测定河道 滑坡的滑动路径、不能记录滑坡线的延伸的不足，提供了一种岸堤冲刷坍塌全方 位观测设备及方法。岸堤冲刷坍塌全方位观测设备，由滑动式槽箱l，直水槽2，板块箱3和推 移装置4组成，其特征在于，所述滑动式槽箱l，用于盛放岸堤土；槽箱5l侧板 1031和槽箱右侧板1032固定在第一固定台501上；槽箱左侧板1031和槽箱右侧 板1032的内壁上设置规格相同的薄钢板106，起到临时性的支撑和预留空隙的作 用；推进板101和槽箱底板102置于槽箱左侧板1031和槽箱右侧板1032之间， 推进板101与槽箱底板102垂直安装，组成滑动式槽箱l;槽箱底板102由钢珠 104支撑在平行轨道105上；平行轨道105固定于第一固定台501上，滑动式槽 箱l可以在轨道上滑动；所述直水槽2，用于进行岸堤冲刷；水槽底板202置于密封板203上，并由 水槽支撑块204支撑在第二固定台502上；前侧板2011和后侧板2012垂直置于 水槽底板202上，并与槽箱左侧板1031及槽箱右侧板1032垂直；前侧板2011 上与滑动式槽箱1叠加的区域为缺口，用于滑动式槽箱l通过；后侧板2012的 底部设置一个长方形缺口，其大小与掉落式板块301的横截面吻合；所述板块箱3，用于盛放掉落式板块301;板块箱3由固定螺栓503固定于 后侧板2012、密封板203和第二固定台502上；板块箱3与后侧板2012接触面 上设置有第一窗口 307，用于掉落式板块301通过，板块箱3的外侧箱体设置第 二窗口 308，用于取出掉落的掉落式板块301;第二窗口 308由密封挡水板305 封闭；板块箱3的底部设置连接胶管504与直水槽2的下游联通，并设置放水口 胶管505，用于放掉板块箱3中的水；所述推移装置4，用于推进滑动式槽箱l;传力螺杆403由传力螺杆固定支 架407通过螺栓固定在第一固定台501上；传力螺杆403通过连接杆402、连接 板401与推进板101固定；手动摇杆固定支架408通过螺栓支撑在固定台501上， 手动摇杆404与第二传动齿轮4052相连接，并通过齿轮传动驱动传力螺杆403 进退；电机406固定在电机固定台409上，电机固定台409焊接固定于第一固定 台501上，电机406与第一传动齿轮4051相连接，并通过齿轮传动驱动传力螺 杆403进退。所述槽箱左侧板1031、槽箱右侧板1032、前侧板2011和后侧板2012为透 明玻璃板。所述推进板101与槽箱左侧板1031之间，推进板101与槽箱右侧板1032之 间，密封板203与槽箱底板102的重合处，以及密封板203的边缘处安装密封胶 片，以防止漏水。 所述掉落式板块301的长度等于槽箱底板102的宽度，掉落式板块301的厚 度等于槽箱底板102的厚度，掉落式板块301的宽度大于自身的厚度、小于板块 箱3内部空间的宽度。所述密封挡水板305与板块箱3之间有胶垫306，螺栓303穿过弹簧304将 密封挡水板305连接于板块箱3上。本专利技术还提供了一种岸堤冲刷坍塌全方位观测方法，其特征在于，包括以下 步骤(1) 摇动手动摇杆404，将滑动式槽箱1拉出直水槽2;在掉落式板块301 与密封板203接触面上涂抹润滑油，放置于槽箱底板102拉出后，水槽底板202 上的空缺处；将弹簧304、密封挡水板305、胶垫306穿在螺栓303上，固定在 板块箱3上；将放水口胶管505关闭，完成设备复位；(2) 在移动式槽箱1中制作岸堤；在槽箱左侧板1031和槽箱右侧板1032 的内壁上涂抹润滑油，并在内壁上各附着同样大小的薄钢板106;在岸堤的两个 侧面、顶面设置标记点，以便于试验中的观察和对所获得图片进行后续处理；(3) 将薄钢板106抽出，摇动手动摇杆404，通过传力螺杆403带动滑动式 槽箱1向前推进，达到实验预设位置；(4) 对直水槽2注水，形成河流，同时开动电机，调整转速，推动滑动式 槽箱l前进;对岸堤模型进行观察或者录像，直到岸堤发生坍塌。本专利技术的有益效果为可以对岸堤冲刷坍塌过程进行全方位观测，通过监测 截面的形态尺寸的变化，就可以获得来自河道岸堤侧部的含沙量；可以直接观察 到岸堤坍塌路径；可以实施录像，记录岸堤坍塌滑坡线的延伸过程。 附图说明图1 (a)为本专利技术所述设备结构的前视图； 图l (b)为本专利技术所述设备结构的俯视图； 图2为图1 (a)中A-A截面的俯视图；图3为图1 (a)中B-B截面的右视图。图中标号l-滑动式槽箱；101-推进板；102-槽箱底板；1031-槽箱左侧板； 1032-槽箱右侧板；104-钢珠；105-平行轨道；106-薄钢板；2-直水槽； 2011-前侧板；2012-后侧板；202-水槽底板；203-密封板；204-水槽支撑块； 3-板块箱；301-掉落式板块；本文档来自技高网...

【技术保护点】
岸堤冲刷坍塌全方位观测设备，由滑动式槽箱（１），直水槽（２），板块箱（３）和推移装置（４）组成，其特征在于，所述滑动式槽箱（１），用于盛放岸堤土；槽箱左侧板（１０３１）和槽箱右侧板（１０３２）固定在第一固定台（５０１）上；槽箱左侧板（１０３１）和槽箱右侧板（１０３２）的内壁上设置规格相同的薄钢板（１０６），起到临时性的支撑和预留空隙的作用；推进板（１０１）和槽箱底板（１０２）置于槽箱左侧板（１０３１）和槽箱右侧板（１０３２）之间，推进板（１０１）与槽箱底板（１０２）垂直安装，组成滑动式槽箱（１）；槽箱底板（１０２）由钢珠（１０４）支撑在平行轨道（１０５）上；平行轨道（１０５）固定于第一固定台（５０１）上，滑动式槽箱（１）可以在轨道上滑动；　所述直水槽（２），用于进行岸堤冲刷；水槽底板（２０２）置于密封板（２０３）上，并由水槽支撑块（２０４）支撑在第二固定台（５０２）上；前侧板（２０１１）和后侧板（２０１２）垂直置于水槽底板（２０２）上，并与槽箱左侧板（１０３１）及槽箱右侧板（１０３２）垂直；前侧板（２０１１）上与滑动式槽箱（１）叠加的区域为缺口，用于滑动式槽箱（１）通过；后侧板（２０１２）的底部设置一个长方形缺口，其大小与掉落式板块（３０１）的横截面吻合；　所述板块箱（３），用于盛放掉落式板块（３０１）；板块箱（３）由固定螺栓（５０３）固定于后侧板（２０１２）、密封板（２０３）和第二固定台（５０２）上；板块箱（３）与后侧板（２０１２）接触面上设置有第一窗口（３０７），用于掉落式板块（３０１）通过，板块箱（３）的外侧箱体设置第二窗口（３０８），用于取出掉落的掉落式板块（３０１）；第二窗口（３０８）由密封挡水板（３０５）封闭；板块箱（３）的底部设置连接胶管（５０４）与直水槽（２）的下游联通，并设置放水口胶管（５０５），用于放掉板块箱（３）中的水；　所述推移装置（４），用于推进滑动式槽箱（１）；传力螺杆（４０３）由传力螺杆固定支架（４０７）通过螺栓固定在第一固定台（５０１）上；传力螺杆（４０３）通过连接杆（４０２）、连接板（４０１）与推进板（１０１）固定；手动摇杆固定支架（４０８）通过螺栓支撑在固定台（５０１）上，手动摇杆（４０４）与第二传动齿轮（４０５２）相连接，并通过齿轮传动驱动传力螺杆（４０３）进退；电机（４０６）固定在电机固定台（４０９）上，电机固定台（４０９）焊接固定于第一固定台（５０１）上，电机（４０６）...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙即超，王光谦，孙其诚，王忠静，吴保生，傅旭东，黄跃飞，王爱民，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]