专利名称：一种土料渗透特性智能测试系统的制作方法
技术领域：
本实用新型主要涉及一种土料渗透特性智能测试系统，尤其是涉及一种装好土料之后就可以直接用电脑控制试验过程与记录图像、数据的智能测量土料渗透特性的试验装置。
背景技术：
国内外坝工实践表明，除了洪水漫顶，由渗流引起的管涌、内部冲蚀是造成土石坝破坏的主要原因，因此，对土石料渗透破坏机理的研究成为已一个迫切需要解决的问题。特别是近年来面板堆石坝的迅速发展使得堆石料中渗透性及垫层、堆石体、排水体的渗透稳定性研究更加迫切。目前常用的室内测定土体渗透系数的仪器主要有70型渗透仪、南55型渗透仪和一般垂直渗透变形仪等，但是这些渗透仪采用测压管测读水压数据，需要人为 控制与记录水压数值，不仅浪费人力，更可能增加人为误差；而且一般垂直渗透变形仪都是一个模型筒只能做一个“宽高比”的土料渗透试验，如果要做不同“宽高比”对比试验，就要使用多套试验设备，浪费试验材料。如何更好测定粗料的渗透特性是我们要解决的关键问题，因此参照《土工试验规程》(SL237-1999)介绍的垂直渗透仪的工作原理，结合国内外室内试验实践经验，研制了土料渗透特性智能测试系统。
发明内容发明目的本实用新型针对现有土料渗透特性测试系统的缺陷，开发设计一种实验过程方便，可以自动测读数据、记录试验现象的智能测试系统，而且一套模型筒装置通过拼接，可以做多组“宽高比”对比试验，适用于一般土料渗透特性测试试验中。技术方案本实用新型的技术方案是一种土料渗透特性智能测试系统，包括模型筒、传感系统、数据采集系统、图像采集系统及供水系统，所述模型筒包括筒身、模型筒上盖、模型筒下盖、进水管、出水管和支架，传感系统包括粗导水管、传感器接头、水压传感器和水压数据传输线；所述数据采集系统为智能数字巡检仪和电脑，所述图像采集系统为高清摄像机与图像数据传输线，所述供水系统包括水槽和水箱，所述传感系统至少设置2组，传感系统与模型筒连接，传感系统与图像采集系统分别通过水压数据传输线和图像数据传输线连接数据采集系统，供水系统通过进水管连接模型筒的模型筒下盖，在模型筒上盖上连接出水管。筒身侧壁设置测压孔，测压孔与空心铜管的一端连接，铜管的另一端连接粗导水管，粗导水管连接水压传感器。模型筒筒身至少设置2个，筒身的上下两端设有卡口，上端卡口为内槽，下端卡口为与内槽紧密相扣的外槽。水槽中部设置挡沙板把水槽分为前后两部分，水槽后部侧壁连接小型水泵。所述水箱通过定滑轮连接在天花板，水箱的进水口、出水口与溢流出口之间设置溢流板，[0010]所述进水管中部设有一级水阀与二级水阀，一级水阀调节进水压力的精度为
O.2m，二级水阀调节进水压力的精度为O. 02m。有益效果本实用新型与现有技术相比，具有以下优点I、传统垂直渗透仪测试系统结合先进传感器的应用，可以电脑采集数据，减少人为误差；2、图像采集系统的应用，记录试验过程中试样表面渗透破坏过程，利于准确描述及分析实验现象；3、利用FORTRAN语言编程进行数据分析处理技，使得历史数据报表自动生成、保存及方便向常用软件转化；·[0015]4、水箱可升降，可以做常水头渗透试验，也可以做变水头渗透试验；·5、水槽、水箱形成循环闭式系统，实现水的循环利用；
附图I整体测试系统示意图；附图2模型筒示意图；附图3模型筒剖面图与俯视图；附图4水槽结构图； 附图5可调高溢流水箱结构图。图中标号说明如下I-模型筒筒身；2_模型筒上盖；3_模型筒下盖；4_供水系统；5_出水口 ；6_粗导水管；7_传感器接头；8_水压传感器；9_水压数据传输线；10_数字巡检仪；11_电脑；12-高清摄像机；13_图像数据传输线；14_水槽；15-水槽挡沙板；16_水泵；17_可调高水箱；18_水箱溢流板；19_进水管；20_溢流管；21_ —级水阀；22_ 二级水阀；23_模型筒支架；24-加劲螺杆；25-止水橡皮；26-螺杆圆孔；27-进水口 ；28_出水口 ；29_测压管口 ；30-海绵；31_排沙口 ；32_水槽出水口 ；33_水箱出水口 ；34_水箱进水口 ；35_水箱溢流出□。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细说明。如图I所示，本实用新型包括五个组成部分1)模型筒，主要作用为装载待测土样，由模型筒筒身I、模型筒上盖2、模型筒下盖3、进水管4、出水管5和支架23组成；2)传感系统，主要作用是通过水压传感器测量试样不同高度的水压力，由连接到模型筒筒身I的粗导水管6、传感器接头7、水压传感器8和水压数据传输线9组成；3)数据采集系统，主要作用为采集传感系统测量的数据，并存储在电脑中，由数字巡检仪10和电脑11组成；4)图像采集系统，主要作用为采集在实验过程中土样的渗透变形情况，主要由高清摄像机12和图像数据传输线13组成；5)供水系统，主要作用为试验提供所需的水量和水压，由水槽14、水槽挡沙板15、水泵16、可调高水箱17、水箱溢流板18、进水管19、溢流管20、一级水阀21和二级水阀22组成。本实用新型所述模型筒由两个模型筒筒身I组成，每个由高200mm，直径200mm，壁厚IOmm的有机玻璃筒制作而成，每个模型筒筒身的上下两端设有不同卡口，在卡口以下50mm的对称两侧开有直径为6mm的测压孔29。参照剖面图3,模型筒筒身一端卡口为内直径180mm，外直径190mm，深5mm的内槽；模型筒筒身另一端卡口为内直径190mm，外直径200mm，深5mm的外槽。两个模型筒上下对接放置，卡口互补，连接紧密。为严密止水，卡口内套一圈止水橡皮。模型筒上盖由直径260mm厚30mm的铝板制作。铝板中部轧出直径200mm深IOmm的圆盘，在圆盘的外端，扎出一圈可以与模型筒筒身外槽相应的卡口，外径200mm,内径190mm，深5mm。模型筒上盖中部留有直径20mm的出水口，四周留有直径IOmm的圆孔，用于螺杆的穿插固定。模型筒下盖招板中部轧出直径190mm深10_的圆盘,在圆盘的外端,扎出一圈可以与模型筒筒身内槽相应的卡口，外径190mm,内径180mm,深5mm。其他材料和尺寸与模型筒上盖2相同。装样时，模型筒下盖3放在支架上，在下盖进水口处可放置一块透水石，使得水流均匀进入土样；把模型筒筒身2放入模型筒下盖，使得卡口连接紧密；装填土样到一定高度 时，可以再加另一模型筒身2，卡口要互相对应，连接紧密；装载完成后在筒身上加模型筒上盖2，上下盖子的螺杆空口要对齐。为严密止水，每两个卡口之间都放置一圈止水橡皮25，检查连接的紧密型之后加上螺杆24，拧紧螺栓，固定模型筒，并且压紧各个卡口之间的止水橡皮，保证止水。本实用新型所述水槽长2000mm宽IOOOmm高500mm，由壁厚IOmm的有机玻璃制作，水槽中部放置一块长IOOOmm高30mm厚IOmm的挡沙板15 ;水槽前端放置一块厚5mm的海绵30，模型筒出水口的水流滴落在海绵上，水流带出的细土留滞在海绵中，累积到一定量后从排沙口 31排除，除去细沙的水超过挡沙板15后流入水槽后端，通过水槽出水口 32与水泵相连，为可调高水箱供水。可调高水箱长500mm宽200mm高500mm,由壁厚IOmm的有机玻璃制作,水槽中部放置一块长500mm高300mm厚IOmm的溢流板18 ;水槽里的水经过水泵加压后，由水箱进水口34流入水箱，待水箱的水可以漫过溢流板18后，谁通过溢流出口 35回流到水槽中，此时，开放水阀，水箱中的水通过水箱出水口 33向模型供水，水压可保持不变。
权利要求1.一种土料渗透特性智能测试系统，其特征在于包括模型筒、传感系统、数据采集系统、图像采集系统及供水系统，所述模型筒包括筒身(I)、模型筒上盖(2)、模型筒下盖(3)、进水管(4)、出水管(5)和支架(23)，传感系统包括粗导水管(6)、传感器接头(7)、水压传感器(8)和水压数据传输线(9);所述数据采集系统为智能数字巡检仪(10)和电脑(11)，所述图像采集系统为高清摄像机(12)与图像数据传输线(13)，所述供水系统包括水槽(14)和水箱(17)，所述传感系统至少设置2组，传感系统与模型筒连接，传感系统与图像采集系统分别通过水压数据传输线(9)和图像数据传输线(13)连接数据采集系统，供水系统通过进水管(4)连接模型筒的模型筒下盖(3)，在模型筒上盖(2)上连接出水管(5)。
2.根据权利要求I所述的一种土料渗透特性智能测试系统，其特征在于筒身(I)侧壁设置测压孔，测压孔与空心铜管的一端连接，铜管的另一端连接粗导水管(6)，粗导水管(6)连接水压传感器。
3.根据权利要求I所述的一种土料渗透特性智能测试系统，其特征在于模型筒筒身.(I)至少设置2个，筒身(I)的上下两端设有卡口，上端卡口为内槽，下端卡口为与内槽紧密相扣的外槽。
4.根据权利要求I所述的一种土料渗透特性智能测试系统，其特征在于水槽(14)中部设置挡沙板(15)把水槽(14)分为前后两部分，水槽(14)后部侧壁连接小型水泵。
5.根据权利要求I所述的一种土料渗透特性智能测试系统，其特征在于所述水箱(17)通过定滑轮连接在天花板，水箱(17)的进水口(34)、出水口(33)与溢流出口(35)之间设置溢流板。
6.根据权利要求I所述的一种土料渗透特性智能测试系统，其特征在于所述进水管(19)中部设有一级水阀(21)与二级水阀(22)，一级水阀(21)调节进水压力的精度为O.2m，二级水阀(22)调节进水压力的精度为0.02m。
专利摘要本实用新型涉及一种土料渗透特性智能测试系统，包括模型筒、传感系统、数据采集系统、图像采集系统及供水系统，所述传感系统至少设置2组，传感系统与模型筒连接，传感系统与图像采集系统分别通过水压数据传输线和图像数据传输线连接数据采集系统，供水系统通过进水管连接模型筒的模型筒下盖，在模型筒上盖上连接出水管。实用新型与现有技术相比，可以电脑采集数据，减少人为误差；利用图像采集系统可以准确描述及分析实验现象；水箱可升降，可以做常水头渗透试验，也可以做变水头渗透试验；水槽、水箱形成循环闭式系统，实现水的循环利用。
文档编号G01N15/08GK202748295SQ201220321449
公开日2013年2月20日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者马莹, 甘磊, 徐力群, 王宁, 陶小虎, 邓春生 申请人:河海大学