一種土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)裝置與方法，屬于土工織物護(hù)坡的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時對生態(tài)環(huán)保的保護(hù)也愈加重視，人工邊坡需要解決的問題包括，固坡護(hù)堤，防水土流失等，現(xiàn)在的人工邊坡防護(hù)工程開始選用生態(tài)護(hù)坡技術(shù)，來代替耐久性差、生態(tài)效應(yīng)不明顯的傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù)。其中以土工格室、三維土工網(wǎng)墊等土工織物與植被相結(jié)合的復(fù)合生態(tài)護(hù)坡技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，并取得良好的應(yīng)用效果。
[0003]當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)于土工織物的護(hù)坡研究大多專注于植被長成后邊坡的抗侵燭能力，而對植被長成之前，土工織物護(hù)坡抗沖刷侵蝕能力以及坡面破壞特征的研究較少，現(xiàn)有技術(shù)中也沒有專門研究系統(tǒng)，針對土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)進(jìn)行模擬。
[0004]土工織物又稱(土工纖維或土工薄膜)是指，用合成纖維紡織或經(jīng)膠結(jié)、熱壓針刺等無紡工藝制成的土木工程用卷材。詳見中國專利CN202753516U—種生態(tài)修復(fù)土工織物，該生態(tài)修復(fù)土工織物是由三層結(jié)構(gòu)復(fù)合組成，自上而下依次是200g針刺短切纖維無紡?fù)凉げ紝?、改性蒙脫石礦粉層、連續(xù)纖維針刺無紡?fù)凉げ紝?，該三層結(jié)構(gòu)通過針刺工藝復(fù)合連接在一起。生態(tài)修復(fù)土工織物能有效吸附重金屬，有效的凈化來自地面水源或者空氣漂浮物的重金屬及其他有毒物質(zhì)，進(jìn)而減少重金屬對土壤和水的污染，以及節(jié)水節(jié)能、緩釋環(huán)保、加筋抗水土流失等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)裝置。
[0006]本發(fā)明還提供一種利用上述裝置進(jìn)行土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)的方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]—種土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)裝置，包括蓄水池和傾斜設(shè)置的水槽;所述蓄水池內(nèi)設(shè)置有潛水栗;所述水槽的頂部自上而下依次設(shè)置有無孔擋板、大孔擋板和小孔擋板，大孔擋板和小孔擋板上均設(shè)置有多個孔;大孔擋板、小孔擋板、無孔擋板與水槽側(cè)壁共同圍成穩(wěn)流槽;潛水栗的出水口與穩(wěn)流槽連通。在穩(wěn)流槽內(nèi)按順序設(shè)置三道薄鋼擋板(無孔擋板、大孔擋板和小孔擋板)起到緩沖、穩(wěn)定水流的作用;大孔擋板和小孔擋板上的孔，可消除水流的局部紊動，保證水流均勻、穩(wěn)定的流入水槽內(nèi)。
[0009]優(yōu)選的，所述土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)裝置還包括傾斜度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述傾斜度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括液壓油缸和鋼絲繩;液壓油缸的自由端設(shè)置有滑輪;鋼絲繩的一端固定設(shè)置，鋼絲繩的自由端繞過滑輪與水槽的頂端連接。此處設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是，利用了動滑輪的特性，水槽的上升距離為液壓油缸自由端上升距離的兩倍，結(jié)構(gòu)更緊湊，控制精確。在工作時，液壓油缸的自由端升降時帶動滑輪上的鋼絲繩，鋼絲繩拉動水槽上下運(yùn)動，模擬不同角度的邊坡。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述傾斜度調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括水平拉桿，水平拉桿設(shè)置在液壓油缸的自由端;滑輪的數(shù)量為兩個，兩個滑輪設(shè)置在水平拉桿的兩端，鋼絲繩的自由端繞過滑輪分別設(shè)置在水槽的端部兩側(cè);水平拉桿的長度大于等于水槽的寬度。水平拉桿的長度大于等于水槽的寬度，可提高水槽的穩(wěn)定性。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述水槽底部設(shè)置有可拆卸式三角鋼架，鋼絲繩的自由端與三角鋼架的頂端連接;三角鋼架的底部設(shè)置有導(dǎo)軌，三角鋼架的底端與導(dǎo)軌滑動連接;導(dǎo)軌的一端設(shè)置有安全擋板。三角鋼架用以保護(hù)水槽，防止水槽變形，水槽與三角鋼架可拆卸連接，可根據(jù)不同試驗(yàn)需求更換不同規(guī)格的水槽，通用性高。
[0012]優(yōu)選的，所述潛水栗的出口依次串接有壓力表、節(jié)流閥、電磁流量計(jì)和三通球閥。節(jié)流閥用來調(diào)節(jié)流量，電磁流量計(jì)用于監(jiān)控流量，三通球閥用于調(diào)節(jié)水流方向。
[0013]優(yōu)選的，大孔擋板和小孔擋板上的孔為圓孔，所述無孔擋板的高為15?25cm、大孔擋板高為45?55cm，大孔擋板上圓孔的孔徑為2?3cm;小孔擋板高為45?55cm，小孔擋板上圓孔的孔徑為0.4?0.6cm ；所述水槽的長X寬X高為5.6m X Im X 0.5m;水槽的側(cè)壁為有機(jī)玻璃板，水槽的底部為不銹鋼板材，所述大孔擋板、小孔擋板、無孔擋板分別與水槽側(cè)壁、水槽底部密封連接;小孔擋板、大孔擋板和無孔擋板分別與水槽底部垂直。所述潛水栗的出水口設(shè)置在小孔擋板上側(cè);水槽的底部出口設(shè)置有沉淀池，所述沉淀池為PVC材質(zhì)，沉淀池用于試樣采集與泥沙沉淀。
[0014]一種利用上述裝置進(jìn)行土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)的方法，包括步驟如下:
[0015](I)填土:
[0016]在水槽底部填第一層客土，平整坡面；
[0017](2)鋪設(shè)土工織物:
[0018]在第一層客土上鋪設(shè)土工織物并固定土工織物，回填第二層客土并平整坡面，并利用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺控制坡面平整；
[0019](3)調(diào)整流量:
[0020]將水流量調(diào)整至試驗(yàn)所需流量后，水流通向水槽;三通球閥有一個入口和兩個出口，其中一個出口開向蓄水池，另一個出口與水槽連通，在前期調(diào)控時期，調(diào)節(jié)三通球閥使水流回到蓄水池，不僅使設(shè)備和實(shí)驗(yàn)過程簡潔高效，且實(shí)現(xiàn)了蓄水池中水的循環(huán)利用;調(diào)控結(jié)束后，改變?nèi)ㄇ蜷y的水流方向，使蓄水池中的水流向水槽，開始試驗(yàn)測試。
[0021]優(yōu)選的，步驟(3)之后，還包括觀察記錄的步驟，觀察并記錄坡面在沖刷過程中坡面流的實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)參數(shù)的變化趨勢及邊坡沖刷的破壞特征。
[0022]優(yōu)選的，步驟(2)中，回填客土后，客土的高度為無孔擋板的高度。
[0023]優(yōu)選的，所述土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)的方法還包括，采集現(xiàn)場土樣，通過擊實(shí)試驗(yàn)確定最優(yōu)含水率，將客土含水率控制為最優(yōu)含水率，以達(dá)到較理想的壓實(shí)效果。
[0024]優(yōu)選的，所述土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)的方法還包括調(diào)節(jié)水槽角度的步驟;控制液壓油缸自由端上下移動，使水槽與水平面的夾角滿足實(shí)驗(yàn)要求。初始狀態(tài)，水槽處于水平狀態(tài)，利于增設(shè)客土和對客土表面的平整度進(jìn)行調(diào)整，回填客土步驟結(jié)束后，開啟液壓油缸對水槽的角度進(jìn)行調(diào)整。
[0025]該發(fā)明的有益之處是:
[0026]1、本發(fā)明所述土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)裝置，可以模擬不同坡度和流量的正交試驗(yàn)；
[0027]2、本發(fā)明所述土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)裝置，提升重量大，設(shè)備簡單，操作方便，噪音??；
[0028]3、本發(fā)明所述土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)裝置，通過節(jié)流閥、電磁流量計(jì)以及三通球閥的協(xié)同調(diào)節(jié)，精確控制水流量，避免流量調(diào)節(jié)過程對試驗(yàn)的干擾；
[0029]4、本發(fā)明所述土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)裝置，通過設(shè)置穩(wěn)流槽減小了水流的紊動，降低水流初始動能，保證水流均勻穩(wěn)定流出；
[0030]5、本發(fā)明所述土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)裝置，通過模型模擬實(shí)際工程的條件，從侵蝕過程出發(fā)，分析土工織物在邊坡防護(hù)工程中的作用機(jī)制以及失效特征，探究各影響因素之間的相互作用關(guān)系，對以后的邊坡防護(hù)及優(yōu)化邊坡設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)；
[0031]6、本發(fā)明所述土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)方法，操作簡單，簡便實(shí)用，利于推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明所述土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明所述小孔擋板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為本發(fā)明所述大孔擋板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4為本發(fā)明所述無孔擋板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]其中，1、蓄水池;2、潛水栗;3、壓力表;4、節(jié)流閥；5、電磁流量計(jì);6、三通球閥；7、液壓油缸;8、導(dǎo)軌;9、穩(wěn)流槽;1、水槽;11、滑輪;12、沉淀池;13、水平拉桿。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合實(shí)施例和說明書附圖對本發(fā)明做詳細(xì)的說明，但不限于此。
[0038]實(shí)施例1
[0039]如圖1-4所示。
[0040]一種土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)裝置，包括蓄水池I和傾斜設(shè)置的水槽10;所述蓄水池I內(nèi)設(shè)置有潛水栗2(選取QX-3-30-1.1型潛水栗作為供水裝置)；所述水槽10的頂部自上而下依次設(shè)置有無孔擋板、大孔擋板和小孔擋板，大孔擋板和小孔擋板上均設(shè)置有多個孔;大孔擋板、小孔擋板、無孔擋板與水槽側(cè)壁共同圍成穩(wěn)流槽9 ；潛水栗2的出水口與穩(wěn)流槽9連通。在穩(wěn)流槽9內(nèi)按順序設(shè)置三道薄鋼擋板(無孔擋板、大孔擋板和小孔擋板)起到緩沖、穩(wěn)定水流的作用；大孔擋板和小孔擋板上的圓孔，可消除水流的局部紊動，保證水流均勻、穩(wěn)定的流入水槽10內(nèi)。
[0041 ] 實(shí)施例2
[0042]根據(jù)實(shí)施例1所述的土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)裝置，其區(qū)別在于，所述土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)裝置還包括傾斜度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述傾斜度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括液壓油缸7和鋼絲繩;液壓油缸7的自由端設(shè)置有滑輪11;鋼絲繩的一端固定設(shè)置在地面上，鋼絲繩的自由端繞過滑輪11與水槽10的頂端連接。此處設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是，利用了動滑輪的特性，水槽10的上升距離為液壓油缸自由端上升距離的兩倍，結(jié)構(gòu)更緊湊，控制精確。在工作時，液壓油缸7的自由端升降時帶動滑輪11上的鋼絲繩，鋼絲繩拉動水槽10上下運(yùn)動，模擬不同角度的邊坡。
[0043]實(shí)施例3
[0044]根據(jù)實(shí)施例2所述的土工織物護(hù)坡水力侵蝕特性試驗(yàn)裝置，其區(qū)別在于，所述傾斜度調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括水平拉桿13，水平拉桿13設(shè)置在液壓油缸7的自由端;滑輪11的數(shù)量為兩個，兩個滑輪11設(shè)置在水平拉桿13的兩端，鋼絲繩的自由端繞過滑輪11分別設(shè)置在水槽10的端部兩側(cè);水平拉桿13的長度大于水槽10的寬度。水平拉桿13的長度大于水槽10的寬度，可提尚水