一种可控制模型箱水头大小的装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可控制模型箱水头大小的装置，包括：试验单元，包括模型箱和至少一个缓冲筒，模型箱为一中空箱体结构，模型箱设有第一排水孔；缓冲筒设置于所述模型箱的顶部，并且缓冲筒的内腔与模型箱的箱体内腔连通；水位控制单元，包括第一气泵、加压舱和加水控制管路系统，加压舱设有入水孔、出水孔以及加气孔，入水孔与水源管路连通，出水孔通过加水控制管路系统与缓冲筒管路连通；加气孔与第一气泵的出气口管路连通；以及气压控制单元，包括第二气泵和气压控制管路系统，第二气泵的出气口通过气压控制管路系统与缓冲筒管路连通；本发明专利技术还公开了所述装置的使用方法。本发明专利技术的有益效果是：可在模型箱水位不变的条件下控制模型箱水头大小。型箱水头大小。型箱水头大小。

【技术实现步骤摘要】
一种可控制模型箱水头大小的装置及使用方法


[0001]本专利技术涉及环境岩土领域的模型箱试验研究，特别涉及一种可控制模型箱水头超大的试验装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]在环境岩土领域的室内模型箱试验中，通常会涉及到不同水位水头大小下对土体性质的试验研究。现有的控制水头大小的方法是通过控制水位高度以达到所需求的水头大小。该方法的主要不足之处在于当水头超大时，难以达到超高的水位条件，其次当水头需要改变时，只能通过改变水位高度，对试验装置和水位进行重新调节，步骤繁琐。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有的不同水头下探究土体性质的室内模型箱试验研究不易操作、步骤繁琐、现有室内模型箱试验难以达到超大水头条件和改变模型箱水头不变等不足等问题，提出了一种可控制模型箱水头的装置及使用方法，该装置可在模型箱水位不变的条件下控制模型箱水头大小。
[0004]本专利技术所述的一种可控制模型箱水头大小的装置，其特征在于，包括：
[0005]试验单元，包括模型箱和至少一个缓冲筒，所述模型箱为一中空箱体结构，所述模型箱设有与所述模型箱的箱体内腔相连通的第一排水孔；所述缓冲筒设置于所述模型箱的顶部，并且所述缓冲筒的内腔与所述模型箱的箱体内腔连通；
[0006]水位控制单元，包括第一气泵、加压舱和加水控制管路系统，所述加压舱设有入水孔、出水孔以及加气孔，所述入水孔与水源管路连通，所述出水孔通过加水控制管路系统与所述缓冲筒管路连通；所述加气孔与所述第一气泵的出气口管路连通；
[0007]以及气压控制单元，包括第二气泵和气压控制管路系统，所述第二气泵的出气口通过所述气压控制管路系统与所述缓冲筒管路连通。
[0008]进一步，所述模型箱包括模型箱体和模型箱盖，所述模型箱体为顶部开口的长方体，所述模型箱体的侧壁设有第一排水孔和接线孔；所述接线孔处配装检测件；
[0009]所述模型箱盖可拆卸地盖装于所述模型箱体的顶部开口处，二者共同围成所述箱体内腔；所述模型箱盖上开设有两个第二排水孔，且每个所述第二排水孔均对应连通一所述缓冲筒。
[0010]进一步，所述模型箱体的顶部边沿外侧沿周向设有一圈外凸沿，所述外凸沿沿周向设有若干第一螺栓孔；所述模型箱盖的轮廓与所述模型箱体的外凸沿轮廓一致，且所述模型箱盖沿模型箱盖的外缘设有若干与所述第一螺栓孔一一对应的第二螺栓孔，并通过螺栓密封安装于所述模型箱体的顶部开口处。
[0011]进一步，所述模型箱体的前壁设有一观察窗。
[0012]进一步，所述缓冲筒为一底部敞口的空心筒体，所述缓冲筒设置于所述模型箱盖上，并密封罩设于所述第二排水孔外部，实现所述缓冲筒与所述箱体内腔之间的连通；所述
缓冲筒的顶部设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔通过加水控制管路系统与所述加压舱的出水孔相连通，所述第二通孔通过所述气压控制管路系统与所述第二气泵的出气口相连通。
[0013]进一步，所述模型箱体的外沿贴附橡胶垫圈。
[0014]进一步，所述加水控制管路系统包括入水管、总排水管、第一管接头、分排水管以及导气管，所述入水管的出水端连通至所述加压舱的入水孔处，所述入水管的进水端连通至水源；所述总排水管的进水端与所述加压舱的出水孔相连通，所述总排水管的出水口通过第一管接头与所述分排水管的进水口相连通，所述分排水管的出水口连通至相应所述缓冲筒的第一通孔处；所述加气孔通过导气管与所述第一气泵的出气口管路连通。
[0015]进一步，所述气压控制管路系统包括总排气管、分排气管、减压表和第二管接头，所述总排气管的进气端与所述第二气泵的出气口相连通，所述总排气管的出气端通过第二管接头与所述分排气管的进气端相连通；所述分排气管的出气端与所述缓冲筒的第二通孔相连通；所述总排气管上配装减压表；所述分排气管上配装流量计。
[0016]进一步，所述分排水管包括第一橡胶导管和水流控制管，所述第一橡胶导管的一端通过所述第一管接头与所述总排水管相连通，另一端通过水流控制管与所述缓冲筒的第一通孔相连通。
[0017]所述分排气管包括第二橡胶导管和气压控制管，所述第二橡胶导管的一端通过所述第二管接头与所述总排气管相连通，另一端通过气压控制管与所述缓冲筒的第二通孔相连通。
[0018]所述第一气动接口～所述第五气动接口均自带控制阀，分别用于控制相应管路的通断。
[0019]一种如本专利技术所述的一种可控制模型箱水头大小的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0020]1)在模型箱内装填好研究土体，通过模型箱的接线口处安装检测件；
[0021]2)先将缓冲筒通过结构胶水粘于模型箱盖相应位置上，确保缓冲筒与模型箱盖相应的第二排水孔的中心轴相对应；然后将橡胶垫圈贴于模型箱体的外沿表面，再将已组装好的模型箱盖放置于模型箱体的顶部开口处，确保第一螺栓孔和第二螺栓孔的孔中心基本相对应，经过螺栓的拧紧将模型箱、橡胶垫层和模型箱盖三者紧密贴合在一起，确保其密封性；
[0022]3)模型箱盖上的缓冲筒水流控制管与第一橡胶导管的一端相连通，第一橡胶导管的另一端通过第一管接头接于加压舱的总排水管，随后加压舱的导气管经过导气管接于第一气泵，加压舱的入水管接于水源；模型箱盖上的缓冲筒的气压控制管通过第二橡胶导管接于第二管接头，第二管接头经过总排气管接于第二气泵；
[0023]4)打开控制阀，打开第一气泵和第二气泵进行调试；调试完成后，关闭第一气泵和第二气泵，保持加水控制管路系统和气压控制管路系统开启；然后打开水源，使水通过加压舱的入水孔注入舱内，在水注入到一定水位高度后，拧紧加压舱盖，打开第一气泵，使舱内水受压注入缓冲筒和模型箱体内，加压舱内的水经过缓冲筒注入模型箱体内；
[0024]5)在缓冲筒内水位达到一定水位高度时，依次关闭水流经过的气动开关后，再关闭第一气泵和水源开关，停止对加压舱的加压，记录下此时的缓冲筒内水位高度；
[0025]6)打开第二气泵，对模型箱体内的水进行加压，并通过调节减压表来控制加压值，在固定水位高度的条件下，达到试验所需水头大小的目的。
[0026]本专利技术具有以下优点和积极效果：
[0027]1、对需要控制水位高度很大的试验组，可通过气泵的加压作用，在较低的水位高度下达到较大的水头的效果，降低了试验达到实际高水位的难度，减小了试验的复杂性；
[0028]2、对于同一个试验组，无需对试验装置进行拆卸组装，可达到控制不同的水头大小的目的；
[0029]3、操作简单，试验便捷，避免了不同水头大小的试验须采用不同高度的试验构件的弊端。
附图说明
[0030]图1为本装置的整体结构示意图；
[0031]图2为模型箱的A
‑
A剖面图；
[0032]图3为模型箱的俯视图；
[0033]图4为模型箱盖与有机玻璃圆筒的A
‑
A剖面图；
[0034]图5为模型箱与模型箱盖连接处细部示意图；
[0035]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可控制模型箱水头大小的装置，其特征在于，包括：试验单元，包括模型箱和至少一个缓冲筒，所述模型箱为一中空箱体结构，所述模型箱设有与所述模型箱的箱体内腔相连通的第一排水孔；所述缓冲筒设置于所述模型箱的顶部，并且所述缓冲筒的内腔与所述模型箱的箱体内腔连通；水位控制单元，包括第一气泵、加压舱和加水控制管路系统，所述加压舱设有入水孔、出水孔以及加气孔，所述入水孔与水源管路连通，所述出水孔通过加水控制管路系统与所述缓冲筒管路连通；所述加气孔与所述第一气泵的出气口管路连通；以及气压控制单元，包括第二气泵和气压控制管路系统，所述第二气泵的出气口通过所述气压控制管路系统与所述缓冲筒管路连通。2.如权利要求1所述的一种可控制模型箱水头大小的装置，其特征在于：所述模型箱包括模型箱体和模型箱盖，所述模型箱体为顶部开口的长方体，所述模型箱体的侧壁设有第一排水孔和接线孔；所述接线孔处配装检测件；所述模型箱盖可拆卸地盖装于所述模型箱体的顶部开口处，二者共同围成所述箱体内腔；所述模型箱盖上开设有两个第二排水孔，且每个所述第二排水孔均对应连通一所述缓冲筒。3.如权利要求1所述的一种可控制模型箱水头大小的装置，其特征在于：所述模型箱体的顶部边沿外侧沿周向设有一圈外凸沿，所述外凸沿沿周向设有若干第一螺栓孔；所述模型箱盖的轮廓与所述模型箱体的外凸沿轮廓一致，且所述模型箱盖沿模型箱盖的外缘设有若干与所述第一螺栓孔一一对应的第二螺栓孔，并通过螺栓密封安装于所述模型箱体的顶部开口处。4.如权利要求3所述的一种可控制模型箱水头大小的装置，其特征在于：所述模型箱体的前壁设有一观察窗。5.如权利要求1～4任意一项所述的一种可控制模型箱水头大小的装置，其特征在于：所述缓冲筒为一底部敞口的空心筒体，所述缓冲筒设置于所述模型箱盖上，并密封罩设于所述第二排水孔外部，实现所述缓冲筒与所述箱体内腔之间的连通；所述缓冲筒的顶部设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔通过加水控制管路系统与所述加压舱的出水孔相连通，所述第二通孔通过所述气压控制管路系统与所述第二气泵的出气口相连通。6.如权利要求5所述的一种可控制模型箱水头大小的装置，其特征在于：所述模型箱体的外沿贴附橡胶垫圈。7.如权利要求6所述的一种可控制模型箱水头大小的装置，其特征在于：所述加水控制管路系统包括入水管、总排水管、第一管接头、分排水管以及导气管，所述入水管的出水端连通至所述加压舱的入水孔处，所述入水管的进水端连通至水源；所述总排水管的进水端与所述加压舱的出水孔相连通，所述总排水管的出水口通过第一管接头与所述分排水管的进...

【专利技术属性】
技术研发人员：许四法，应煜，何露艳，叶科，汪俊，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：