一种轻质沙水下休止角的测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种轻质沙水下休止角的测量装置，包括：玻璃水箱、中空圆柱挡板、底盘、刻度棒和出水口；玻璃水箱中间设置圆柱平台放置底盘，圆柱平台中设有凹槽用于安置中空圆柱挡板，中空圆柱挡板置于玻璃水箱的圆柱平台凹槽处，底盘安置在玻璃水箱中间的圆柱平台与中空圆柱挡板合围的封闭平台上，刻度棒安装在底盘的中央，出水口安置在玻璃水箱的侧壁底部位置。本发明专利技术弥补现有装置不适用于轻质沙测量、操作复杂、造价高等问题，可以保证测量精度，提高测量效率，且操作简单，造价低。造价低。造价低。

【技术实现步骤摘要】
一种轻质沙水下休止角的测量装置


[0001]本专利技术涉及泥沙物理参数测量
，尤其是一种轻质沙水下休止角的测量装置。

技术介绍

[0002]泥沙水下休止角是指泥沙堆积成丘时斜坡上泥沙颗粒不再滑动情况下坡面与水平面的交角，与泥沙颗粒大小、形状、密度及颗粒组成等因素相关。水利工程中，河工模型试验中常采用轻质沙(密度小于天然沙的模型沙样，如煤粉、木屑、塑料沙、胶木粉等)作为动床模型中河床泥沙材料。研究轻质沙水下休止角在护岸工程、航道工程、岩土工程中研究海岸河床的岸坡稳定性、泥沙冲刷特性等具有重要的意义。
[0003]对于泥沙休止角的测量主要有圆盘法和自然落淤法两种。圆盘法通过将水中淤积的沙样缓慢取出，待沙堆形成稳定坡度后，测量水下休止角值。该方法装置简易，操作方便，但是在取出沙样时易形成水体扰动影响沙堆，从而影响测量的精度。自然落淤法采用向水中抛入沙样的方式，待沙堆形成稳定坡度后，进行测量，该方法测量精度高，适用于密度较大的沙样。轻质沙由于抛入过程中易在水中扩散，不易沉降，导致上述两种传统方法的适用性均较差。闸门式测量法类似于圆盘法，但将圆盘法中对圆锥角度的测量转变为对斜坡角度的测量。即首先将沙样在水中形成沙堆，通过开启闸门，使沙堆滑落形成自然坡度后进行测量，该装置虽然避免了圆盘法中落淤椎体椎角不一致的问题，但存在单次试验误差大，需要多次测量以减小误差，可操作性差等缺点。
[0004]因此，设计一种适用范围更广(尤其可适用于轻质沙)，兼顾测量精度、测量效率和简便性的水下休止角测量装置对于泥沙特性的研究具有重要的理论意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种轻质沙水下休止角的测量装置，能够保证测量精度，提高测量效率，且操作简单，造价低。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种轻质沙水下休止角的测量装置，包括：玻璃水箱1、中空圆柱挡板2、底盘3、刻度棒4和出水口5；玻璃水箱1中间设置圆柱平台放置底盘3，圆柱平台中设有凹槽用于安置中空圆柱挡板2，中空圆柱挡板2置于玻璃水箱的圆柱平台凹槽处，底盘3安置在玻璃水箱1中间的圆柱平台与中空圆柱挡板2合围的封闭平台上，刻度棒4安装在底盘3的中央，出水口5安置在玻璃水箱1的侧壁底部位置。
[0007]优选的，玻璃水箱1所设圆柱平台与底盘3半径之差同底盘厚度比需小于0.74。防止沙堆滑落时，测量区域沙堆与圆柱平台间隙落淤的沙样连接，影响测量精度。
[0008]优选的，中空圆柱挡板2放置于圆柱平台所设凹槽之中，与底盘3形成密闭空间。防止沙样与玻璃水箱存在缝隙，进而发生水流、泥沙等交换。
[0009]优选的，刻度棒4中刻度范围建议区间为2
‑
8cm，刻度棒4选用耐磨性的钢材料通过螺纹与底盘3中央进行连接。
[0010]优选的，玻璃水箱1壁厚为0.5cm，圆柱平台的高度为7.5cm，圆柱平台的直径为11.2cm，凹槽厚度为0.5cm；中空圆柱挡板2厚度为0.25cm，内径为10.5cm；底盘3的壁厚为0.5cm，直径为10.5cm；刻度棒4的直径为0.5cm，高度为10cm，刻度标尺最大值为8cm；出水口5的直径为0.5cm，出水口安装在距内壁3.5cm位置处。
[0011]本专利技术的有益效果为：本专利技术通过向中空圆柱挡板与底盘所形成的避免空间中加入沙样的方式，避免了向水中加入轻质沙时沙样容易扩散的现象，解决了现有装置不适用于轻质沙测量的问题；同时通过简易装置避免闸门式测量方法造成的操作复杂、造价高等问题，达到操作简单，造价低的目标；本装置通过减少在水中放置沙样与取出沙堆时水体扰动造成的影响，可保证测量精度，提高测量效率。
附图说明
[0012]图1为本专利技术的轻质沙水下休止角测量装置正面示意图。
[0013]图2为本专利技术的轻质沙水下休止角测量装置俯视示意图。
[0014]图3为本专利技术的轻质沙水下休止角测量装置泥沙坍塌示意图。
[0015]图4为本专利技术的轻质沙水下休止角测量装置沙坡高度读取示意图。
[0016]其中，1、玻璃水箱；2、中空圆柱挡板；3、底盘；4、刻度棒；5、出水口。
具体实施方式
[0017]如图1
‑
图4所示，一种轻质沙水下休止角的测量装置，包括：玻璃水箱1、中空圆柱挡板2、底盘3、刻度棒4和出水口5；玻璃水箱1中间设置圆柱平台放置底盘3，圆柱平台中设有凹槽用于安置中空圆柱挡板2，中空圆柱挡板2置于玻璃水箱的圆柱平台凹槽处，底盘3安置在玻璃水箱1中间的圆柱平台与中空圆柱挡板2合围的封闭平台上，刻度棒4安装在底盘3的中央，出水口5安置在玻璃水箱1的侧壁底部位置。
[0018]玻璃水箱1所设圆柱平台与底盘3半径之差同底盘厚度比需小于0.74。防止沙堆滑落时，测量区域沙堆与圆柱平台间隙落淤的沙样连接，影响测量精度。
[0019]中空圆柱挡板2放置于圆柱平台所设凹槽之中，与底盘3形成密闭空间。防止沙样与玻璃水箱存在缝隙，进而发生水流、泥沙等交换。
[0020]刻度棒4中刻度范围建议区间为2
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8cm，刻度棒4选用耐磨性的钢材料通过螺纹与底盘3中央进行连接。
[0021]玻璃水箱1壁厚为0.5cm，圆柱平台的高度为7.5cm，圆柱平台的直径为11.2cm，凹槽厚度为0.5cm；中空圆柱挡板2厚度为0.25cm，内径为10.5cm；底盘3的壁厚为0.5cm，直径为10.5cm；刻度棒4的直径为0.5cm，高度为10cm，刻度标尺最大值为8cm；出水口5的直径为0.5cm，出水口安装在距内壁3.5cm位置处。
[0022]使用过程中，将测量装置放置在水平桌面上，封闭出水口5，向底盘3、刻度棒4与中空圆柱挡板2组成的封闭空间内加入沙样，加水至稍淹没沙样后，搅拌沙样。加入沙样所需的量，需要保证在水沙分离后沙样高度高于《河流泥沙颗粒分析规程》(SL42
‑
2010)中相应泥沙颗粒分类的沙样推荐高度，如表1所示：
[0023]表1一种轻质沙水下休止角测量仪的推荐使用粒径范围与加沙高度
[0024]泥沙粒径名称粒径范围(mm)推荐加沙高度(cm)
粉粒0.004～0.0623.5沙粒0.062～2.04砾石2.0～16.07
[0025]向玻璃水箱1中加水，至水位与中空圆柱挡板2中液面齐平；将中空圆柱挡板2垂直抽离，等待沙样在水中自然塌落并形成稳定的坡度；将封闭的出水口打开，并等待圆盘中沙坡露出水位时，读取此时刻度尺4上的刻度，并结合圆盘半径计算此时的休止角值。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻质沙水下休止角的测量装置，其特征在于，包括：玻璃水箱(1)、中空圆柱挡板(2)、底盘(3)、刻度棒(4)和出水口(5)；玻璃水箱(1)中间设置圆柱平台放置底盘(3)，圆柱平台中设有凹槽用于安置中空圆柱挡板(2)，中空圆柱挡板(2)置于玻璃水箱的圆柱平台凹槽处，底盘(3)安置在玻璃水箱(1)中间的圆柱平台与中空圆柱挡板(2)合围的封闭平台上，刻度棒(4)安装在底盘(3)的中央，出水口(5)安置在玻璃水箱(1)的侧壁底部位置。2.如权利要求1所述的轻质沙水下休止角的测量装置，其特征在于，玻璃水箱(1)所设圆柱平台与底盘(3)半径之差同底盘厚度比需小于0.74。3.如权利要求1所述的轻质沙水下休止角的测量装置，其特征在于，中空圆柱挡板(2)放置于圆柱平台所设...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚鹏，冒刘鹏，夏泽宇，顾浩，乔中行，苏敏，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：新型
国别省市：