一種滲透破壞水工模型的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種水工模型，特別涉及一種模擬土石結(jié)合部滲透破壞的水工模型， 屬于水利領(lǐng)域，其IPC分類號(hào)為E02B 1/02。
【背景技術(shù)】：
[0002] 穿堤建筑物與堤防土石結(jié)合部是堤防的薄弱環(huán)節(jié)，素有"一涵閘一險(xiǎn)工"之說，特 別是由于回填土不密實(shí)、不均勻沉降、地基不良等原因常會(huì)引起土石結(jié)合部產(chǎn)生裂縫或其 他缺陷而發(fā)生滲透破壞，較危險(xiǎn)的滲透破壞類型是建筑物與土堤接觸面上的接觸沖刷破 壞，例如沿基土或側(cè)向、頂部填土與建筑物接觸面，在高水位、長時(shí)間浸泡作用下，先是接觸 部位顆粒從滲流出口被帶出，進(jìn)而形成滲流通道，引起堤防潰決。因此，開展堤防涵閘土石 結(jié)合部接觸沖刷滲透破壞相關(guān)問題研宄具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。
[0003] 但目前常規(guī)的滲透試驗(yàn)僅可測定土的滲透系數(shù)，而對(duì)于接觸沖刷這一滲透破壞類 型的試驗(yàn)，目前沒有相關(guān)的試驗(yàn)裝置器，如采用常規(guī)的滲透裝置，將會(huì)產(chǎn)生如下問題：
[0004] (1)如模擬水閘底板或側(cè)墻等混凝土結(jié)構(gòu)與土基的接觸沖刷時(shí)，需制混凝土板，且 水閘各構(gòu)件多為長方體結(jié)構(gòu)，但常規(guī)滲透儀器為圓形，模具制作較為不便且無法模擬工程 實(shí)際；
[0005] (2)接觸沖刷試驗(yàn)中，接觸面的滲流特性除了與相互接觸的兩種介質(zhì)的滲流特性 有關(guān)外，還與其接觸面的接觸狀態(tài)、外部的水力條件等有關(guān)。因此研宄接觸面滲流特性，主 要解決接觸面滲流介質(zhì)與水力條件的模擬和接觸面物理力學(xué)狀態(tài)的模擬兩個(gè)關(guān)鍵問題。而 對(duì)于黃河堤防涵閘土石結(jié)合部之間接觸沖刷現(xiàn)場試驗(yàn)實(shí)施較為困難，常規(guī)滲透儀器尺寸較 小，尺寸效應(yīng)較為明顯，不能貼近模擬真實(shí)的受力狀態(tài)；
[0006] (3)常規(guī)滲透儀器僅可進(jìn)行滲透破壞試驗(yàn)，無法進(jìn)行不同介質(zhì)之間的接觸沖刷試 驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備在進(jìn)行彈性模量差別較大的兩種介質(zhì)特別 是土體與剛性建筑物接觸沖刷試驗(yàn)時(shí)存在的不足，提供一種原理簡單、易于操作，能夠真實(shí) 反映土石結(jié)合部接觸沖刷滲透破壞的試驗(yàn)裝置，為工程實(shí)際需求提供測試手段。本發(fā)明的 技術(shù)方案：
[0008] 一種土石結(jié)合部接觸沖刷試驗(yàn)裝置，包括箱體、底座、上緣和頂蓋，所述頂蓋、上緣 和底座均為矩形鋼板，所述頂蓋的中部設(shè)有可活動(dòng)頂蓋，所述可活動(dòng)頂蓋四周設(shè)有多個(gè)螺 栓，將可活動(dòng)頂蓋固定在所述頂蓋上；所述上緣和底座的四周均設(shè)有壓槽，所述壓槽內(nèi)設(shè)有 厚12mm的硅膠密封條；所述箱體由橫截面為矩形的透明有機(jī)玻璃方管制成，壁厚為8mm，所 述箱體放置在所述上緣和底座的所述壓槽內(nèi)，在所述箱體的一個(gè)側(cè)面設(shè)有出水口；所述頂 蓋覆蓋在所述上緣上，二者之間設(shè)有密封圈；所述底座的底部設(shè)有進(jìn)水口；所述底座位于 所述箱體內(nèi)的部分設(shè)有矩形凹槽，所述凹槽的上部設(shè)有透水鋼板，所述透水鋼板的透水孔 徑為01.5mm，所述透水鋼板的上表面與所述底座的上表面在同一個(gè)平面上；水流通過所述 進(jìn)水口進(jìn)入所述凹槽內(nèi)，然后通過所述透水鋼板上的透水孔的均勻過渡，進(jìn)入箱體內(nèi)；多個(gè) 頂桿穿過所述頂蓋、上緣和底座，利用緊固螺栓將所述頂蓋、上緣、箱體和底座固定在一起。
[0009] 本發(fā)明的土石結(jié)合部接觸沖刷試驗(yàn)裝置，可進(jìn)行不同條件下的接觸沖刷試驗(yàn)，操 作方便且簡單易行，工作效率顯著提高，投資少，簡單易行。箱體采用透明的有機(jī)玻璃，方便 試驗(yàn)過程中各種現(xiàn)象的觀測。
【附圖說明】：
[0010] 圖1、本發(fā)明的接觸沖刷試驗(yàn)裝置俯視圖；
[0011] 圖2、本發(fā)明的接觸沖刷試驗(yàn)裝置縱剖視圖。
[0012] 圖中，1為頂蓋，2為可活動(dòng)頂蓋，3為密封圈，4為緊固螺栓，5為出水口，6為壓槽， 7為上緣，8為箱體，9為頂桿，10為底座，11為透水鋼板，12為進(jìn)水口。
【具體實(shí)施方式】：
[0013] 下面結(jié)合圖1-，2,對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明。
[0014] 本發(fā)明的一種土石結(jié)合部接觸沖刷試驗(yàn)裝置，包括箱體8、底座10、上緣7和頂蓋 1，所述頂蓋1、上緣7和底座10均為厚度200mm的矩形鋼板，所述頂蓋1的中部設(shè)有可活 動(dòng)頂蓋2,所述可活動(dòng)頂蓋2由8mm厚的有機(jī)玻璃制成，通過設(shè)置在可活動(dòng)頂蓋2四周的多 個(gè)螺栓固定在所述頂蓋1上；所述上緣7和底座10的四周均設(shè)有壓槽6,所述壓槽6內(nèi)設(shè) 有厚12mm的硅膠密封條。所述箱體8由橫截面為矩形的透明有機(jī)玻璃方管制成，壁厚為 8mm，所述箱體8放置在所述上緣7和底座10的所述壓槽6內(nèi)，在所述箱體8的一個(gè)側(cè)面設(shè) 有出水口 5 ;所述頂蓋1覆蓋在所述上緣7上，二者之間設(shè)有密封圈3 ;所述底座10的底部 設(shè)有進(jìn)水口 12,所述水箱通過橡膠軟管與所述進(jìn)水口 12連通；所述底座10位于所述箱體8 內(nèi)的部分設(shè)有矩形凹槽，所述凹槽的上部設(shè)有透水鋼板11，所述透水鋼板11的透水孔徑為 01.5mm，所述透水鋼板11的上表面與所述底座10的上表面在同一個(gè)平面上；水流通過所 述進(jìn)水口 12進(jìn)入所述凹槽內(nèi)，然后通過所述透水鋼板11上的透水孔的均勻過渡，進(jìn)入箱體 8內(nèi)；多個(gè)頂桿9穿過所述頂蓋1、上緣7和底座10,利用緊固螺栓4所述頂蓋1、上緣7、箱 體8和底座10固定在一起。
[0015] 采用本發(fā)明的試驗(yàn)裝置進(jìn)行接觸沖刷試驗(yàn)時(shí)，步驟如下：
[0016] (一）土樣配制：將試驗(yàn)用土風(fēng)干后，用木錘擊碎，過篩備用，然后以最優(yōu)含水率和 最大干密度為控制指標(biāo)，將土樣平鋪在托盤內(nèi)，用噴霧器噴灑預(yù)計(jì)的加水量，分層拌和均勻 后放置到密閉容器內(nèi)潤濕一夜，以使水分均勻分布在土料中。
[0017](二）試樣制備：
[0018] (1)正常接觸試樣制備：
[0019] 將所述接觸沖刷試驗(yàn)裝置的可活動(dòng)頂蓋2打開，將接觸沖刷試驗(yàn)裝置豎向放置進(jìn) 行裝樣；裝樣前，在箱體8觀測面外的另外三面的內(nèi)壁均勻涂抹一層膨潤土防止邊壁集中 滲漏；每個(gè)試樣分四層裝料，表面平整后振搗壓實(shí)，每層都根據(jù)試樣所需最大干密度擊實(shí) 到預(yù)定高度，每層填料時(shí)，使顆粒分布均勻且層與層之間要進(jìn)行剖毛處理，剖毛深度為1~ 2cm ;擊實(shí)時(shí)，擊錘要分布均勻直擊到要求厚度，且試樣與箱體8內(nèi)壁接觸的周邊一定要擊 實(shí)。
[0020] (2)接觸面存在缺陷時(shí)試樣制備：
[0021] (a)接觸面存在不密實(shí)區(qū)的試樣制備：
[0022] 接觸面不密實(shí)區(qū)試樣的制備通過密實(shí)區(qū)和不密實(shí)區(qū)（通過改變土樣的壓實(shí)度來 控制）土樣每層的預(yù)制高度來控制。土體試樣模型制作前
[0