本实用新型专利技术提供了一种多层堤基管涌模型试验装置，涉及水利工程物理模型试验的技术领域。所述试验装置包括依序连通的堤前水位控制组件、堤基管涌模型组件和堤后尾水收集组件；所述堤基管涌模型组件内填筑有试验土样以进行堤基管涌试验，且所述堤基管涌模型组件的顶部远离所述堤前水位控制组件的一侧设置有敞口，所述试验土样位于所述敞口的部分为管涌出口形成区，所述管涌出口形成区用于形成管涌出口。本实用新型专利技术提出的多层堤基管涌模型试验装置，可以更加全面真实地模拟堤基管涌的发生、发展乃至堤基塌陷溃决的全过程，对解释堤基管涌的机制机理，厘清圩堤管涌险情发生的内在本质具有重要意义。质具有重要意义。质具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
多层堤基管涌模型试验装置
[0001]本技术涉及水利工程物理模型试验的
，尤其涉及一种多层堤基管涌模型试验装置。
技术介绍
[0002]圩堤在持续长时间的超警戒水位作用下，下部透水含水层充分饱和，地下水位大大超过含水层顶部，呈承压状态。承压水头的大小随河水位升高而增加，并随着不同地段的河床下切深度、与地下透水层水力联系层度、透水层厚度、颗粒成份和透水性的不同而变化。当地下水的水头压力超过上覆相对隔水层自重和抗剪强度的临界值时，地下水的顶托力便克服上覆土层的重力和抗剪强度而涌出地表，形成管涌甚至管涌群，若处置不及时则极易造成圩堤溃口的发生。
[0003]不同类型圩堤管涌险情的应急处置需充分考虑险情的处置顺序、处置材料、处置时效性等多方面因素，因此，从机理上研究并解释超警戒水位诱发圩堤管涌的致灾机制，厘清圩堤管涌险情发生的内在本质，对于科学制定应急处置方法具有重要科学意义和使用价值。
[0004]中国授权公告号为CN103233441B的中国专利技术专利公开了一种多元堤基管道式管涌型渗透变形的模型装置，并具体公开了在箱式试验仪上部加盖有机玻璃盖板，在有机玻璃盖板上开有多个出逸孔，并在出逸孔孔口采用橡胶塞封堵。在进行管涌试验时，不断改变出逸孔的位置，即开启有机玻璃盖板上不同位置出出逸孔上的橡胶塞以作为管涌出口。
[0005]然而，专利技术人认为，上述现有技术中对管涌模型进行试验时，没有考虑到堤防和堤后地层自由边界条件的作用，在有机玻璃盖板上开设位置相对固定的出逸孔作为管涌出口，忽略了管涌发生的随机性。因此，本技术亟需提供一种方案改善上述问题。
技术实现思路
[0006]本技术的目的在于提供一种多层堤基管涌模型试验装置，能够更加真实、全面地模拟堤基管涌的发生。
[0007]本技术提供的多层堤基管涌模型试验装置，采用如下的技术方案：
[0008]包括依序连通的堤前水位控制组件、堤基管涌模型组件和堤后尾水收集组件；所述堤基管涌模型组件内填筑有试验土样以进行堤基管涌试验，且所述堤基管涌模型组件的顶部远离所述堤前水位控制组件的一侧设置有敞口，所述试验土样位于所述敞口的部分为管涌出口形成区，所述管涌出口形成区用于形成管涌出口。
[0009]本技术提供的多层堤基管涌模型试验装置的有益效果在于：进行管涌模型试验时，位于管涌出口形成区部分的试验土样可以随机出现管涌出口，能够更加真实、全面地模拟堤基管涌的发生、发展乃至堤基塌陷溃决的全过程。
[0010]可选地，所述堤基管涌模型组件包括容纳部和遮盖部，所述容纳部的内部用于填筑试验土样，所述容纳部的两端分别与所述堤前水位控制组件、堤后尾水收集组件相连接，
且所述容纳部的顶部呈开口设置，所述遮盖部盖合于所述容纳部相对靠近堤前水位控制组件一侧的部分开口，所述容纳部远离堤前水位控制组件的一侧开口为敞口。如此设置，有利于将试验土样填筑在容纳部内，并将遮盖部与容纳部的部分开口进行盖合，从而使得容纳部未被盖合的开口形成敞口，以使得对应在敞口处的试验土壤区域为管涌出口形成区。
[0011]可选地，所述堤基管涌模型组件相对远离堤基水位控制组件的一侧开设有尾水导流部，且所述尾水导流部朝向所述堤后尾水收集组件倾斜设置。尾水导流部有利于对堤基管涌模型组件处溢出的水进行导流，并将其导流至堤后尾水收集组件。
[0012]可选地，所述堤基管涌模型组件位于敞口的两侧设置有阻水隔板，两个阻水隔板相互对称设置用于避免测试水溢出所述堤基管涌模型组件。阻水隔板能够避免堤基管涌模型组件内的水溢流出堤基管涌模型组件外侧，使得从堤基管涌模型组件内溢出的水均通过尾水导流部流入到尾水收集组件内，提高模拟试验的数据准确性。
[0013]可选地，所述堤前水位控制组件与所述堤基管涌模型组件之间设置有首部进水室，所述首部进水室与所述堤前水位控制组件、所述堤基管涌模型组件均相互连通，且所述首部进水室内填充有砾石。首部进水室及砾石有利于平缓从堤前水位控制组件处进入的水流，使得水流能够平衡的浸润堤基管涌模型组件内的试验土样。
[0014]可选地，所述首部进水室与所述堤前水位控制组件、所述堤基管涌模型组件的连接处均设置有多孔滤板，所述多孔滤板用于对所述砾石进行固定且便于水流通过。
[0015]可选地，所述堤后尾水收集组件包括量水箱和过滤部，所述量水箱位于所述堤基管涌模型组件远离堤前水位控制组件的一侧，且所述过滤部位于所述量水箱与所述堤基管涌模型组件敞口之间，所述过滤部用于收集管涌发生后渗流侵蚀出来的土体颗粒。
[0016]可选地，所述量水箱相对远离所述堤基管涌模型组件的一侧开设有三角量水堰，且所述量水箱位于所述三角量水堰处设置有刻度尺。将三角量水堰与刻度尺配合使用，有利于对量水箱内水体积的快速测量。
[0017]可选地，还包括孔隙水压信号采集系统，所述孔隙水压信号采集系统包括多个孔隙水压传感器、信号传输线、信号采集仪和信号记录仪，多个所述孔隙水压传感器均匀分布在所述堤基管涌模型组件内，所述信号传输线的两端分别与所述孔隙水压传感器、所述信号采集仪信号连接，且所述信号记录仪用于记录所述孔隙水压传感器采集的孔隙水压数据。采用孔隙水压信号采集系统对管涌模型试验过程中，试验土壤水平、竖直、层内和层间等方向、多层次的堤基孔隙水压数据的采集，从而有利于进一步解释管涌的发生发展规律，以及堤基土层内部的破坏溃决原理。
[0018]可选地，所述堤前水位控制组件、堤基管涌模型组件和堤后尾水收集组件均采用透明材质制成。采用透明材质有利于直接观察到管涌模型的试验现象，试验人员可以直接从外部清楚地观测到装置内部的水位变化和管涌破坏的过程变化。
附图说明
[0019]图1是本技术实施例中多层堤基管涌模型试验装置的整体结构示意图；
[0020]图2是本技术实施例为突出显示堤基管涌模型组件内部结构的剖面示意图；
[0021]图3是图1中A部的放大示意图；
[0022]图4是本技术实施例中固定组件的整体结构示意图；
[0023]图5是本技术实施例中多层堤基管涌模型试验装置另一角度的整体结构示意图。
[0024]附图标记说明：
[0025]1、堤前水位控制组件；11、供水箱；111、溢流孔；112、进水管路；12、溢流水箱；121、回水管；2、堤基管涌模型组件；21、敞口；22、容纳部；23、遮盖部；24、尾水导流部；25、阻水隔板；3、堤后尾水收集组件；31、量水箱；311、三角量水堰；32、过滤部；4、试验土样；41、砂砾石层；42、细砂层；43、壤土层；44、黏土层；5、管涌出口形成区；6、固定组件；61、连接部；62、固定部；7、首部进水室；71、多孔滤板；8、孔隙水压信号采集系统；81、孔隙水压传感器；82、信号传输线；83、信号采集仪；84、信号记录仪。
具体实施方式
[0026]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术实施例中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.多层堤基管涌模型试验装置，其特征在于，包括依序连通的堤前水位控制组件、堤基管涌模型组件和堤后尾水收集组件；所述堤基管涌模型组件内填筑有试验土样以进行堤基管涌试验，且所述堤基管涌模型组件的顶部远离所述堤前水位控制组件的一侧设置有敞口，所述试验土样位于所述敞口的部分为管涌出口形成区，所述管涌出口形成区用于形成管涌出口。2.根据权利要求1所述的多层堤基管涌模型试验装置，其特征在于，所述堤基管涌模型组件包括容纳部和遮盖部，所述容纳部的内部用于填筑试验土样，所述容纳部的两端分别与所述堤前水位控制组件、堤后尾水收集组件相连接，且所述容纳部的顶部呈开口设置，所述遮盖部盖合于所述容纳部相对靠近堤前水位控制组件一侧的部分开口，所述容纳部远离堤前水位控制组件的一侧开口为敞口。3.根据权利要求1所述的多层堤基管涌模型试验装置，其特征在于，所述堤基管涌模型组件相对远离堤基水位控制组件的一侧开设有尾水导流部，且所述尾水导流部朝向所述堤后尾水收集组件倾斜设置。4.根据权利要求1所述的多层堤基管涌模型试验装置，其特征在于，所述堤基管涌模型组件位于敞口的两侧设置有阻水隔板，两个阻水隔板相互对称设置用于避免测试水溢出所述堤基管涌模型组件。5.根据权利要求1所述的多层堤基管涌模型试验装置，其特征在于，所述堤前水位控制组件与所述堤基管涌模型组件之间设置有首部进水室，所述首部进水室与所述堤前水位控制组件、所述堤基管涌模...
【专利技术属性】
技术研发人员：李火坤，王文韬，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：新型
国别省市：
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