專利名稱：黃土大試塊沖刷儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種黃土性能測量儀器，尤其是涉及一種黃土大試塊沖 刷儀。
背景技術：
黃土的抗沖性是指黃土抵抗由于水的沖擊作用而發生分散的性能，它 是黃土抵抗徑流沖刷破壞能力大小的直觀反映。對黃土地層機械潛蝕速率 進行研究，必須首先研究黃土的抗沖性。目前還沒有為研究黃土抗沖性而 設計的沖刷儀，現有的測定土壤抗沖性的儀器由于存在結構等方面的缺 點，完全不能滿足測定黃土抗沖性的需要。
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提 供一種黃土大試塊沖刷儀，其結構簡單，操作簡便，能滿足黃土大試塊的 抗沖性試驗要求，且實驗精度高，耐久性好。
為解決上述技術問題，本實用新型釆用的技術方案是 一種黃土大試塊 沖刷儀，包括環刀、支架、安裝在所述支架上的沖刷槽以及向所述沖刷槽 提供沖刷用水的供水裝置，所述沖刷槽的前端設置有消能池且后端開通為
泄水口，其特征在于所述消能池和沖刷槽為整體式結構，且消能池和沖 刷槽之間設置有擋板，并通過設置在擋板底部的出水口相通，所述出水口 的高度為1-3cm且寬度和沖刷槽的寬度一致；所述沖刷槽的底板上開有沖 刷孔，在所述沖刷孔的下方通過托板支架平行設置有試樣托板，所述環刀 放置在試樣托板上且環刀的上表面與沖刷槽的底板上表面平齊。 在沖刷槽的內部且位于擋板之前設置有過濾網板。所述消能池的底板低于所述沖刷槽的底板1 _ 2 C m 。
所述支架的上端設置有固定軸，所述沖刷槽的底部設置有套簡并通過 所述套簡與固定軸鉸接連接；在支架的上端且位于固定軸之前左右對稱設 置有帶弧形滑槽的兩個支承板，所述沖刷槽的底部固定有坡度調節軸，所 述坡度調節軸穿插設置在兩個弧形滑槽之間，并通過調整坡度調節軸在所 述弧形滑槽上的位置，繼而使用設置在坡度調節軸兩端部的螺母固定位 置，以調整沖刷槽的坡度。
所述支架上安裝有坡度儀，所述坡度儀由帶角度指示的半圓盤和用于 讀數的鉛垂塊構成。
所述支架的底部均勻安裝有多個水平調節裝置，所述水平調節裝置包 括穿插設置在支架底板上的調節螺栓和設置在所述調節螺栓下端的螺栓 底座，所述螺栓底座的上端開有帶螺紋的豎直盲孔，通過調整各調節螺栓 的螺桿伸入在對應豎直盲孔內的長度以保證支架的水平度。
所述環刀為側壁封閉且底部加工有刀口的方形環刀，并由鋼板焊接而成。
所述試樣托板為矩形有機玻璃板。
所述沖刷槽和消能池由PVC板材制成，且所述支架由表面涂有防腐漆 層的角鐵焊接而成。
所述供水裝置包括馬氏桶和設置在馬氏桶底部的馬氏桶支架，所述馬 氏桶支架由表面涂有防腐漆層的角鐵焊接而成，所述馬氏桶的頂蓋上設置 有真空計，所述馬氏桶的側壁上安裝有用于觀察該馬氏桶內部水位的水位 觀測管，所述馬氏桶的側壁下端通過出水孔安裝有排水軟管，并通過所述 排水軟管向消能池內排水。
本實用新型與現有技術相比具有以下優點
1、 結構簡單且使用操作簡便；
2、 精度高沖刷槽和支架之間通過固定軸、支承板和設置在支撐板 上的坡度調節軸相連接，所以沖刷槽可在0~90°內連續調節至任意坡度，使得儀器可以測定任意多個能坡條件下試樣的沖刷速度，使得結果處理時 的回歸點或樣本數大大增加，從而很大程度上提高了儀器的精度；而且由 于增設了坡度儀，使得操作簡易方便且精度高。
3、 耐久性好消能池和沖刷槽為由PVC板材制成的整體式結構，環 刀由鋼板焊接而成，馬氏桶支架和用于用于安裝沖刷槽的支架均由表面涂 有防腐漆層的角鐵焊接而成，所以本實用新型不易腐蝕損壞。
4、 使用范圍廣與原環刀相比，方形環刀的寬度增加，這樣，可以 利用其釆集包含天然空隙的試樣，又可在試樣中人為加工空隙，從而可測 定具有不同空隙率(裂隙或孔洞)黃土的沖刷性。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本實用新型沖刷槽和支架的結構示意圖 圖1為本實用新型供水裝置的結構示意圖。 附圖標記說明
i一支架；
4一沖刷槽；
7—坡度調節軸；
IO—固定軸；
13—水位觀測管
16—排水軟管；
2 —消能池；
5—坡度儀；
8—托板支架；
ll一螺栓底座；
14一真空計；
17—調節螺栓。
3—擋板；
6—支承板；
9一試樣托板；
12—調節螺栓；
15—調節螺栓。
具體實施方式
如圖1和圖2所示，本實用新型包括用于取樣的環刀、支架l、安裝在 支架1上的沖刷槽4以及向沖刷槽4提供沖刷用水的供水裝置，沖刷槽4 的前端設置有用于消除紊流的消能池2，沖刷槽4的后端開通為泄水口， 其中，消能池2和沖刷槽4為整體式結構，在消能池2和沖刷槽4之間設置有擋板3，擋板3的底部開有出水口，且所述出水口的高度為l-3cm且 寬度和沖刷槽4的寬度一致。沖刷槽4的底板上開有沖刷孔，在所述沖刷 孔的下方通過托板支架8設置有試樣托板9,試樣托板9與沖刷槽4相平 行，所述環刀放置在試樣托板9上，環刀的上表面與沖刷槽4的底板上表 面平齊，以避免產生趺水。
在沖刷槽4的內部且位于擋板3之前設置有過濾網板，以隔離沖刷水 中的雜物。為增加消能池2的消能效果，使沖刷槽4中的沖刷水流更接近 層流狀態，消能池2的底板低于沖刷槽4的底板l-2cm。
支架1的上端設置有固定軸10,沖刷槽1的底部兩端設置有套簡并通 過所述套簡與固定軸IO鉸接連接。在支架1的上端且位于固定軸10之前 左右對稱設置有兩個支承板6,支承板6上縱向開有弧形滑槽，沖刷槽1 的底部固定有坡度調節軸7,坡度調節軸7穿插設置在兩個弧形滑槽之間， 并在坡度調節軸7的兩端部且位于支承板6的外側設置有固定坡度調節軸 7的螺母，通過調整坡度調節軸7在所述弧形滑槽上的位置，繼而使用螺 母固定坡度調節軸7的位置，以調整沖刷槽l的坡度。
為實驗方便，在支架1上安裝有坡度儀5,坡度儀5由帶角度指示的 半圓盤和用于讀數的鉛垂塊構成。
為確保沖刷槽4內的水呈層流狀態，在支架1的底部均勻安裝有多個 水平調節裝置，所述水平調節裝置包括穿插設置在支架1底板上的調節螺 栓12和設置在所述調節螺栓12下端的螺栓底座11，所述螺栓底座11的 上端開有帶螺紋的豎直盲孔，在實驗時，通過調整各調節螺栓12的螺桿 伸入在對應豎直盲孔內的長度以保證支架1的水平度。
在本實施方式中，環刀為側壁封閉的環刀，以避免現有技術中由于環 刀上部開有出水端口而造成的趺水現象，有效減少了實驗誤差；方形環刀 底部加工有刀口，取樣時不會造成試樣斷裂；環刀由具有足夠強度的鋼板 焊接而成，以此使用其在進行黃土釆樣時不會發生鼓脹，可有效避免試樣 擾動，從而最大程度保留了原狀黃土的性質。試樣托板9為矩形有機玻璃板。沖刷槽4和消能池2由PVC板材制成， 且支架1由表面涂有防腐漆層的角鐵焊接而成。
供水裝置包括馬氏桶15和設置在馬氏桶15底部的馬氏桶支架17,馬 氏桶支架由表面涂有防腐漆層的角鐵焊接而成，馬氏桶15的頂蓋上設置 有真空計14,馬氏桶15的側壁上安裝有用于觀察該馬氏桶15內部水位的 水位觀測管13,馬氏桶15的側壁下端通過出水孔安裝有排水軟管16，并 通過所述排水軟管16向消能池2內排水。
使用本實用新型進行黃土抗沖性試驗的過程是
(1) 黃土試樣的釆集。用環刀取得黃土樣后立即用塑料包裝膜封閉， 并置于適當環境以免水分蒸發或凍結；同時釆集含水率樣以備實驗室測定 其天然含水率『。
(2) 稱取環刀與土樣的重量和并記錄。
(3) 將帶土樣的環刀置入沖刷槽4內的試樣托板9上。
(4) 通過調節坡度調節軸7在所述弧形滑槽上的位置，調節沖刷槽4 的坡度至設計坡度。
(5) 將羅盤置入沖刷槽4底部，調節支架l使得沖刷槽4底面在橫 向上保持水平。
(6) 在將收集泥水的容器放置在試樣下部的地面上。
(7) 取出羅盤，通過安裝在馬氏桶15上的排水軟管16向消能池2 中注水，測量沖刷槽4中的水深，當水流至試樣時立即記錄時間，觀察試 樣的沖刷情況。
(8) 當試樣最大沖刷深度達到2cm，或試樣表面的水流由層流變為細 溝流時立即停止放水并記錄沖刷時間。
(9) 測量試樣下部容器中泥水的體積，并釆集含泥率樣。 UO)更換土樣，改變水力坡度，重復進行上述步驟(2)至(9)并記錄。
(11)在實驗室將含泥率樣烘干，測定烘干樣的重量G、同時可以求得泥水樣的含泥率，根據含水率計算公式『=^/( + ^、推導出 G水G干/a-酌，換算在天然含水率時的重量G:G干+G水-G干/『，據此計
算沖刷量A。
(12) 由于水力坡度^和水力半徑^=^已知，因此可根據公式T:傳^"7
求得水流剪切力7。
(13) 以A為縱坐標，以r為橫坐標，根據不同設計能坡下求得的^
和r值所對應坐標系中點的連線在r軸上的截距即為、，而連線的斜率則為 黃土的可蝕性系數K。
(14) 據此可以求得黃土抗沖刷系數i。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何 限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、 變更以及等效結構變換，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求1.一種黃土大試塊沖刷儀，包括環刀、支架(1)和安裝在所述支架(1)上的沖刷槽(4)以及向所述沖刷槽(4)提供沖刷用水的供水裝置，所述沖刷槽(4)的前端設置有消能池(2)且后端開通為泄水口，其特征在于所述消能池(2)和沖刷槽(4)為整體式結構，且消能池(2)和沖刷槽(4)之間設置有擋板(3)，并通過設置在擋板(3)底部的出水口相通，所述出水口的高度為1-3cm且寬度和沖刷槽(4)的寬度一致；所述沖刷槽(4)的底板上開有沖刷孔，在所述沖刷孔的下方通過托板支架(8)平行設置有試樣托板(9)，所述環刀放置在試樣托板(9)上且環刀的上表面與沖刷槽(4)的底板上表面平齊。
2. 按照權利要求l所述的黃土大試塊沖刷儀，其特征在于在沖刷槽 (4)的內部且位于擋板(3)之前設置有過濾網板。
3. 按照權利要求l或2所述的黃土大試塊沖刷儀，其特征在于所述 消能池(2)的底板低于所述沖刷槽(4)的底板l^cm。
4. 按照權利要求l所述的黃土大試塊沖刷儀，其特征在于所述支架 (1)的上端設置有固定軸(10),所述沖刷槽(1)的底部設置有套簡并通過所述套簡與固定軸(10)鉸接連接；在支架(1)的上端且位于固定 軸(10)之前左右對稱設置有帶弧形滑槽的兩個支承板(6),所述沖刷 槽(1)的底部固定有坡度調節軸(7),所述坡度調節軸(7)穿插設置 在兩個弧形滑槽之間，并通過調整坡度調節軸(7)在所述弧形滑槽上的 位置，繼而使用設置在坡度調節軸(7)兩端部的螺母固定位置，以調整沖刷槽(1)的坡度。
5. 按照權利要求l或4所述的黃土大試塊沖刷儀，其特征在于所述 支架(1)上安裝有坡度儀(5),所述坡度儀(5)由帶角度指示的半圓 盤和用于讀數的鉛垂塊構成。
6. 按照權利要求1、 2或4所述的黃土大試塊沖刷儀，其特征在于所述支架(1)的底部均勻安裝有多個水平調節裝置，所述水平調節裝置包括穿插設置在支架(1)底板上的調節螺栓U2)和設置在所述調節螺 栓(12)下端的螺栓底座(11)，所述螺栓底座(11)的上端開有帶螺紋 的豎直盲孔，通過調整各調節螺栓(12)的螺桿伸入在對應豎直盲孔內的 長度以保證支架(1)的水平度。
7. 按照權利要求1、 2或4所述的黃土大試塊沖刷儀，其特征在于 所述環刀為側壁封閉且底部加工有刀口的方形環刀，并由鋼板焊接而成。
8. 按照權利要求1、 2或4所述的黃土大試塊沖刷儀，其特征在于 所述試樣托板(9)為矩形有機玻璃板。
9. 按照權利要求1、 2或4所述的黃土大試塊沖刷儀，其特征在于 所述沖刷槽(4)和消能池(2)由PVC板材制成，且所述支架(1)由表面涂有防腐漆層的角鐵焊接而成。
10. 按照權利要求1所述的黃土大試塊沖刷儀，其特征在于所述供 水裝置包括馬氏桶(15)和設置在馬氏桶(15)底部的馬氏桶支架(17), 所述馬氏桶支架(17)由表面涂有防腐漆層的角鐵焊接而成，所述馬氏桶(15)的頂蓋上設置有真空計(14)，所述馬氏桶(15)的側壁上安裝有 用于觀察該馬氏桶(15)內部水位的水位觀測管(13),所述馬氏桶(15) 的側壁下端通過出水孔安裝有排水軟管(16),并通過所述排水軟管(16) 向消能池(2)內排水。
專利摘要本實用新型公開了一種黃土大試塊沖刷儀，包括環刀、支架、安裝在所述支架上的沖刷槽以及供水裝置，沖刷槽的前端設置有消能池且后端開通為泄水口，消能池和沖刷槽為整體式結構，且在消能池和沖刷槽之間設置有擋板，沖刷槽的底板上開有沖刷孔，在沖刷孔的下方通過托板支架平行設置有試樣托板，環刀放置在試樣托板上且環刀的上表面與沖刷槽的底板上表面平齊。本實用新型結構簡單，操作簡便，能滿足黃土大試塊的抗沖性試驗要求，且實驗精度高，耐久性好。
文檔編號G01N33/24GK201373873SQ20092003242
公開日2009年12月30日 申請日期2009年4月1日 優先權日2009年4月1日
發明者李喜安 申請人:長安大學