【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地下管道渗漏试验，具体涉及一种模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验装置及试验方法。
技术介绍
1、随着我国城市化进程的加快，城市路面塌陷事故频繁发生，对人民的生命和财产安全产生巨大的威胁。地下管道破损发生渗漏是造成路面塌陷的主要直接原因，为针对此类事故采取预防和治理措施，从根本上认识地下管道渗漏诱发土体的侵蚀机理和演化规律是有必要的。物理模型试验是探究地下管道渗漏引发土壤侵蚀机理的重要手段，依据相似比理论能够简便、直观地模拟管道渗漏土壤侵蚀发展过程。目前，已经有很多学者专利技术了管道渗漏试验装置和方法，其中多数学者简化了试验模型，以平面结构上的开孔视为管道破损口，相较实际工程中忽略了管道外周曲面结构对土壤的影响；部分学者加入了管道曲面结构，由于考虑因素单一，其试验装置只能单独考察排水或供水管道渗漏土壤侵蚀现象。另外，实际工程中不同管径管道由于对其上方土体承载区域不同，管道渗漏土体侵蚀规律也会受影响，大多数学者仅研究了同一管径尺寸下管道渗漏特性，装置能够实现的研究因素比较有局限性。
2、公开号为cn110702883a的中国专利技术专利申请公开了一种盾构隧道渗漏侵蚀模拟试验装置，该试验装置包括土体箱、土体箱两侧的水箱、土体箱上方的降雨组件以及监测组件，的监测组件包括照相设备和流砂测量组件，该装置还包括用于模拟盾构隧道的管道，该管道两端与土体箱的正面和背面侧板连接,，的管道包括若干通过螺栓轴向拼接的圆环，的圆环中含有至少一块设有裂缝的带裂缝圆环，该带裂缝圆环由若干块等弧长的环片拼接而成，的管道内部设有一端伸出
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验装置及试验方法，旨在实现多重复杂条件下供水、排水管道缺陷引发管周土体侵蚀的发展机理研究。
2、本专利技术的一种模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验装置的技术方案是：
3、模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验装置，包括主体模型箱、管道通水循环装置、水位控制装置以及土体侵蚀数据监测系统；
4、所述主体模型箱内设有多孔板，所述多孔板将主体模型箱内部分隔成土体模型箱以及位于土体模型箱左右两侧的水位箱，所述土体模型箱内设有沿左右方向延伸、将土体模型箱平分的可拆卸的隔板，所述土体模型箱内设有沿前后反向延伸贯穿土体模型箱两端的有缺陷管道；
5、所述管道通水循环装置包括透水过滤箱、循环水箱以及抽水泵，所述透水过滤箱以及循环水箱位于有缺陷管道的出水口下侧，所述抽水泵通过循环水管与有缺陷管道、循环水箱形成循环系统；
6、所述水位控制装置包括供水水箱以及引水管，所述引水管的两端分别与水位箱以及供水水箱连通；
7、所述土体侵蚀数据监测系统包括位移传感器、温湿度压力传感器、变送器以及摄像机，所述温湿度压力传感器使用时埋于土样内，所述位移传感器设置在有缺陷管道的缺陷口上侧，所述温湿度压力传感器、位移传感器分别与变送器连接。
8、进一步的，所述主体模型箱包括可拆卸连接的前视板、后视板、两侧视板以及底板，所述前视板和后视板的两侧位置分别设有溢流口，所述溢流口上设有密封堵条，所述前视板、后视板以及隔板上分别设有用于安装有缺陷管道的圆孔凹槽。
9、进一步的，所述有缺陷管道的外壁设有圆环盘，所述圆环盘与所述前视板上的圆孔凹槽相匹配并通过螺钉与所述前视板固定连接，所述有缺陷管道上套装有两个外壁分别与所述隔板、后视板的圆孔凹槽内壁密封配合的橡胶管道，所述橡胶管道通过螺钉与所述隔板、后视板固定连接。
10、进一步的，所述循环水箱的顶部有盛放透水过滤箱的凹槽，所述凹槽上挖穿多个圆孔用于漏水，所述透水过滤箱四周由不透水板和底部多孔板组成。
11、进一步的，所述循环水管的出水端上设有流量计，所述土体模型箱内的试验土料在有缺陷管道上方每隔固定距离填充层染色砂，用于记录、观察土体侵蚀破坏过程；所述水位箱内充满等高含荧光剂水的恒定水头。
12、进一步的，所述有缺陷管道能缩小或扩大管径尺寸，用于不同管径尺寸模拟渗漏试验研究。
13、本专利技术的一种模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验方法的技术方案是：
14、模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验方法，其特征在于，包括以下步骤，
15、步骤一，组装主体模型箱：安装密封主模型箱，有缺陷管道暂时封堵缺陷口，将管道上圆环盘与模型箱前视板用螺丝固定封闭；
16、步骤二，填充土样时：用密封堵条封堵水位箱至试验所需水位，在土体模型箱通过压实、拉毛加入试验土样至试验高度，并在预设土样相应位置埋下温湿度压力传感器，试验土样填充完毕后将位移传感器放置在缺陷口正上方，传感器与变送器、计算机端连接；
17、步骤三，控制水位高度：在水位箱中充满含荧光剂水，等待水位高度以下土样充分饱和，将含荧光剂水加入供水水箱，用引水管连通供水水箱和两侧水位箱，通过控制阀门开关使两侧水位箱时刻充满含荧光剂水；
18、步骤四，管道通水：在循环水箱中加入水，控制抽水泵的功率调节管道水流速率，流量计记录水流量；
19、步骤五，有缺陷管道开始渗漏：打开管道缺陷口开始试验，计算机记录渗漏侵蚀数据变化，摄像机拍摄渗漏侵蚀发展过程。
20、本专利技术提供了一种模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验装置及试验方法，其有益效果是：
21、1、本专利技术通过土体模型箱中设置的可拆卸隔板，用于管道渗漏半、全模型试验；通过布置染色砂和含荧光剂水水头，能够更清晰地观察管道渗漏侵蚀现象；通过固定连接管道与圆环盘，可以改变管道管径尺寸，能够满足不同尺度下管径缩尺试验要求。
22、2、本专利技术通过通水循环装置中放置的透水过滤箱，利用管道水流冲刷方式，使得管道渗漏流失土体得以回收，并通过实时替换透水过滤箱，实现了监测管道渗漏过程中实时的土体流失量。
23、3、本专利技术通过向缺陷管道中通无压水流或有压水流，有压水流可以调节压力大小，实现了同一装置下排水、供水管道渗漏的试验方法。
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1.模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验装置，其特征在于，包括主体模型箱、管道通水循环装置、水位控制装置以及土体侵蚀数据监测系统；
2.根据权利要求1所述的模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验装置，其特征在于，所述主体模型箱包括可拆卸连接的前视板、后视板、两侧视板以及底板，所述前视板和后视板的两侧位置分别设有溢流口，所述溢流口上设有密封堵条，所述前视板、后视板以及隔板上分别设有用于安装有缺陷管道的圆孔凹槽。
3.根据权利要求2所述的模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验装置，其特征在于，所述有缺陷管道的外壁设有圆环盘，所述圆环盘与所述前视板上的圆孔凹槽相匹配并通过螺钉与所述前视板固定连接，所述有缺陷管道上套装有两个外壁分别与所述隔板、后视板的圆孔凹槽内壁密封配合的橡胶管道，所述橡胶管道通过螺钉与所述隔板、后视板固定连接。
4.根据权利要求1所述的模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验装置，其特征在于，所述循环水箱的顶部有盛放透水过滤箱的凹槽，所述凹槽上挖穿多个圆孔用于漏水，所述透水过滤箱四周由不透水板和底部多孔板组成。
5.根据权利要求4所述的
6.根据权利要求1所述的模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验装置，其特征在于，所述有缺陷管道能缩小或扩大管径尺寸，用于不同管径尺寸模拟渗漏试验研究。
7.模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验方法，其特征在于，包括以下步骤，
...【技术特征摘要】
1.模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验装置，其特征在于，包括主体模型箱、管道通水循环装置、水位控制装置以及土体侵蚀数据监测系统；
2.根据权利要求1所述的模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验装置，其特征在于，所述主体模型箱包括可拆卸连接的前视板、后视板、两侧视板以及底板，所述前视板和后视板的两侧位置分别设有溢流口，所述溢流口上设有密封堵条，所述前视板、后视板以及隔板上分别设有用于安装有缺陷管道的圆孔凹槽。
3.根据权利要求2所述的模拟地下管道渗漏引发土壤侵蚀的试验装置，其特征在于，所述有缺陷管道的外壁设有圆环盘，所述圆环盘与所述前视板上的圆孔凹槽相匹配并通过螺钉与所述前视板固定连接，所述有缺陷管道上套装有两个外壁分别与所述隔板、后视板的圆孔凹槽内壁密封配合的橡胶管道，所述橡胶管道通过螺钉与所述隔板、后视...
【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，方宏远，王爽，杜雪明，张群磊，姬艳婷，翟科杰，王念念，狄丹阳，杜明瑞，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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