潮灘泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試裝置及監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種潮灘泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試裝置，包括主要由套心軸、有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒、有機(jī)玻璃材質(zhì)外圓筒、有機(jī)玻璃材質(zhì)剪力環(huán)、OBS濁度傳感器、OBS數(shù)據(jù)無線傳輸裝置和接收裝置組成的上部結(jié)構(gòu)、由有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤、有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)、鋁合金外套筒、鋁合金內(nèi)套筒組成的下部結(jié)構(gòu)和固定支架組成。本發(fā)明具有實(shí)現(xiàn)了潮灘泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試，減少沙樣擾動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
潮灘泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試裝置及監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及水沙觀測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種潮灘泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試裝置及監(jiān)測方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]泥沙的起動(dòng)是研究泥沙輸運(yùn)、河道演變、海岸地貌變化、水沙響應(yīng)關(guān)系等最基本的問題之一，泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力是判別泥沙能否起動(dòng)臨界值。傳統(tǒng)獲取泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力的方法，是從現(xiàn)場采集沙樣，帶回實(shí)驗(yàn)室，用室內(nèi)環(huán)形水槽測試裝置測量泥沙臨界起動(dòng)應(yīng)力，沙樣從現(xiàn)場采集帶回實(shí)驗(yàn)室過程中會(huì)產(chǎn)生很大的擾動(dòng)，改變沙樣原位狀態(tài)下的固結(jié)強(qiáng)度和不同粒徑大小泥沙顆粒的分布，實(shí)驗(yàn)室測得的起動(dòng)切應(yīng)力值與現(xiàn)場泥沙被擾動(dòng)前的起動(dòng)切應(yīng)力值相差較大;為減少對現(xiàn)場泥沙的擾動(dòng)，有在原位采用無底圓筒結(jié)合旋漿攪動(dòng)水流進(jìn)行測量，但這種裝置產(chǎn)生的螺旋水流結(jié)構(gòu)與明渠水流有明顯差異，其合理性有待進(jìn)一步考證。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種潮間帶多點(diǎn)位近底邊界層水沙過程同步觀測方法，采用國外先進(jìn)的流速儀、濁度儀、潮位儀，可獲取潮間帶多點(diǎn)位近底邊界層水沙關(guān)系的時(shí)空變化規(guī)律。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種潮灘泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試裝置，包括上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)和固定支架。
[0005]作為一種實(shí)施例，所述上部結(jié)構(gòu)包括:套心軸、皮帶盤、軸承殼、有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15、有機(jī)玻璃材質(zhì)外圓筒13、有機(jī)玻璃材質(zhì)剪力環(huán)14、0BS濁度傳感器17、0BS數(shù)據(jù)無線傳輸裝置20和接收裝置21、漏斗39、內(nèi)軸1與有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15連接桿件、中軸6與剪力環(huán) 14連接桿件、外軸10與有機(jī)玻璃材質(zhì)外圓筒13連接桿件、套心軸及電機(jī)固定桿件、電機(jī)(22 和 24)。
[0006]作為一種實(shí)施例，所述下部結(jié)構(gòu)包括:有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤48、有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)44、鋁合金外套筒46、鋁合金內(nèi)套筒47。
[0007]作為一種實(shí)施例，套心軸由內(nèi)軸1、中軸6和外軸10通過軸承(4和8)相互連接，內(nèi)軸 1、外軸1 〇同步旋轉(zhuǎn)，中軸6向相反方向旋轉(zhuǎn)。
[0008]作為一種實(shí)施例，有機(jī)玻璃內(nèi)圓筒15放于有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤48的軌道45 上，有機(jī)玻璃材質(zhì)外圓筒13放于有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)44的軌道45上;補(bǔ)充說明456、根據(jù)權(quán)利要求1所述的潮灘泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試裝置，其特征在于:有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)、外圓環(huán)的軌道45。
[0009]作為一種實(shí)施例，機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤48與鋁合金內(nèi)套筒47相連，有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)44與鋁合金外套筒46相連，鋁合金內(nèi)、外套筒插入潮灘泥面。
[0010]作為一種實(shí)施例，有機(jī)玻璃材質(zhì)剪力環(huán)14下表面、有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15外表面、有機(jī)玻璃材質(zhì)外圓筒13內(nèi)表面刻有加糙痕。
[0011]另一方面，本發(fā)明還提供泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試方法，包括以下步驟:(1) 在試驗(yàn)室預(yù)先率定泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試裝置的轉(zhuǎn)速比與切應(yīng)力之間的關(guān)系；(2) 在現(xiàn)場選定需測量現(xiàn)場泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力區(qū)域，將鋁合金內(nèi)套筒47和機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤48組成的整體、鋁合金外套筒46和有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)44組成的整體插入該區(qū)域，內(nèi)、外套筒露出泥面約5cm，并使有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤48和有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)44圓心相重合，保持金屬套筒上表面處于水平狀態(tài)，在儀器裝置下部結(jié)構(gòu)安裝過程中盡量避免對沙樣的擾動(dòng)；(3)將儀器裝置上部結(jié)構(gòu)安放于下部結(jié)構(gòu)上，在儀器裝置上部結(jié)構(gòu)安裝過程中，避免對待測區(qū)域沙樣的擾動(dòng)，儀器裝置安裝好后，要保證有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15 安放于有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤48的軌道45上，有機(jī)玻璃材質(zhì)外圓筒13安放于有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)44的軌道45上；(4)安裝固定支架，用皮帶連接電機(jī)與皮帶盤；(5)向漏斗39中緩慢加水，使水緩慢流入有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)外雙圓筒組成的環(huán)形槽中，直至排水口開始有水流流出，在試驗(yàn)過程中，若環(huán)形槽中水量減少，需向漏斗中加水以保證環(huán)形槽中水量；(6)開啟電機(jī)，使內(nèi)軸1和外軸10同步旋轉(zhuǎn)，中軸向內(nèi)軸、外軸轉(zhuǎn)動(dòng)的相反方向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15、外圓筒13和剪力環(huán)14反向旋轉(zhuǎn)，消除環(huán)形槽中的橫向流；(7)調(diào)節(jié)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15、外圓筒13和剪力環(huán)14轉(zhuǎn)速比，使轉(zhuǎn)速梯級上升，每級轉(zhuǎn)速保持幾分鐘，觀察0BS測得的每一級穩(wěn)定電流值，當(dāng)轉(zhuǎn)速比保持不變時(shí)，從取樣口采集水樣；(8)記錄0BS電流值開始有明顯增加時(shí)的轉(zhuǎn)速比，采用預(yù)先率定的轉(zhuǎn)速比和切應(yīng)力關(guān)系，得到表層泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力； (9)測定結(jié)束后，通過取樣口 19將環(huán)形槽中的水排出，拆除固定支架和儀器上部結(jié)構(gòu)，拔出儀器下部結(jié)構(gòu)。
[0012]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到?！靖綀D說明】[〇〇13]圖1為本發(fā)明的上部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明的上部結(jié)構(gòu)局部示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明支架結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0016]圖4為本發(fā)明支架結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0017]圖5為本發(fā)明支架結(jié)構(gòu)局部示意圖；[〇〇18]圖6為本發(fā)明下部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖7為本發(fā)明下部結(jié)構(gòu)外圓環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖8為本發(fā)明下部結(jié)構(gòu)內(nèi)圓盤結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0021]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。下文中將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0022]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭 “和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。[〇〇23]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。[〇〇24]在下文的描述中，將以包括觸控顯示器的智能終端為實(shí)施例，其顯示器上配置有可觸控界面。在以下詳細(xì)描述中，許多具體細(xì)節(jié)被示出以提供對本發(fā)明的深入了解。然而， 本發(fā)明可能在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)施對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將是顯而易見的。在其他情況下，眾所周知的方法、規(guī)程、部件、電路和網(wǎng)絡(luò)未被詳細(xì)描述以免不必要地模糊實(shí)施例的各個(gè)方面。
[0025]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種潮灘泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試裝置及其使用方法。
[0026]技術(shù)方案:本發(fā)明提供一種潮灘泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試裝置，包括上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)和固定支架；[〇〇27]所述上部結(jié)構(gòu)包括:套心軸、皮帶盤、軸承殼、有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15、有機(jī)玻璃材質(zhì)外圓筒13、有機(jī)玻璃材質(zhì)剪力環(huán)14、0BS濁度傳感器17、0BS3數(shù)據(jù)無線傳輸裝置20和接收裝置21、漏斗39、內(nèi)軸1與有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15連接桿件、中軸6與剪力環(huán)14連接桿件、夕卜軸10與有機(jī)玻璃材質(zhì)外圓筒13連接桿件、套心軸及電機(jī)固定桿件、電機(jī)(22和24);[〇〇28]所述下部結(jié)構(gòu)包括:有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤48、有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)44、鋁合金外套筒46、鋁合金內(nèi)套筒47。[〇〇29]現(xiàn)場泥沙強(qiáng)度較低，有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤48和有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)44可增加儀器裝置與地表的接觸面積，可減少儀器裝置在使用過程中的沉降；有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤48和外圓環(huán)44上安裝有軌道，可減少上部結(jié)構(gòu)在使用過程中的震動(dòng);鋁合金內(nèi)套筒47和外套筒46插入泥中，用于固定有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓環(huán)48和外圓環(huán)44,防止其發(fā)生水平向側(cè)移;套心軸可實(shí)現(xiàn)有機(jī)玻璃材質(zhì)外圓筒13和有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15同步轉(zhuǎn)動(dòng);有機(jī)玻璃材質(zhì)剪力環(huán)14下表面、有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15外表面和有機(jī)玻璃材質(zhì)外圓筒13內(nèi)表面刻有凹痕，可增加表面糙度，更有效帶動(dòng)水流運(yùn)動(dòng)，水流相同流速下可減小內(nèi)、外圓筒的角速度;采用有機(jī)玻璃透明材質(zhì)，便于肉眼觀察泥沙起動(dòng)情況。
[0030]上述泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位試驗(yàn)裝置的使用方法，包括以下步驟:[〇〇31](1)在試驗(yàn)室預(yù)先率定泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試裝置的轉(zhuǎn)速比與切應(yīng)力之間的關(guān)系；[〇〇32](2)在現(xiàn)場選定需測量現(xiàn)場泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力區(qū)域，將鋁合金內(nèi)套筒47和機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤48組成的整體、鋁合金外套筒46和有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)44組成的整體插入該區(qū)域，內(nèi)、外套筒露出泥面約5cm，并使有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤48和有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)44圓心相重合，保持金屬套筒上表面處于水平狀態(tài)，在儀器裝置下部結(jié)構(gòu)安裝過程中盡量避免對沙樣的擾動(dòng)；
[0033](3)將儀器裝置上部結(jié)構(gòu)安放于下部結(jié)構(gòu)上，在儀器裝置上部結(jié)構(gòu)安裝過程中，避免對待測區(qū)域沙樣的擾動(dòng)，儀器裝置安裝好后，要保證有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15安放于有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤48的軌道45上，有機(jī)玻璃材質(zhì)外圓筒13安放于有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)44的軌道45上；
[0034](4)安裝固定支架，用皮帶連接電機(jī)與皮帶盤；
[0035](5)向漏斗39中緩慢加水，使水緩慢流入有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)外雙圓筒組成的環(huán)形槽中，直至排水口開始有水流流出，在試驗(yàn)過程中，若環(huán)形槽中水量減少，需向漏斗中加水以保證環(huán)形槽中水量；
[0036](6)開啟電機(jī)，使內(nèi)軸1和外軸10同步旋轉(zhuǎn)，中軸向內(nèi)軸、外軸轉(zhuǎn)動(dòng)的相反方向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15、外圓筒13和剪力環(huán)14反向旋轉(zhuǎn)，消除環(huán)形槽中的橫向流；[〇〇37](7)調(diào)節(jié)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15、外圓筒13和剪力環(huán)14轉(zhuǎn)速比，使轉(zhuǎn)速梯級上升，每級轉(zhuǎn)速保持幾分鐘，觀察0BS測得的每一級穩(wěn)定電流值，當(dāng)轉(zhuǎn)速比保持不變時(shí)，從取樣口采集水樣；[〇〇38](8)記錄0BS電流值開始有明顯增加時(shí)的轉(zhuǎn)速比，采用預(yù)先率定的轉(zhuǎn)速比和切應(yīng)力關(guān)系，得到表層泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力；[〇〇39](9)測定結(jié)束后，通過取樣口 19將環(huán)形槽中的水排出，拆除固定支架和儀器上部結(jié)構(gòu)，拔出儀器下部結(jié)構(gòu)。
[0040]有益效果
[0041](1)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力現(xiàn)場測量，解決了傳統(tǒng)方法對沙樣產(chǎn)生擾動(dòng)而使測量值無法反應(yīng)現(xiàn)場真實(shí)情況的問題；[〇〇42](2)本發(fā)明中的剪力環(huán)14和有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15、外圓筒13反向旋轉(zhuǎn)，避免了橫向流對試驗(yàn)結(jié)果的干擾。
[0043]下面對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，儀器裝置的上部結(jié)構(gòu)如圖圖1所示，主要由套心軸、有機(jī)玻璃材質(zhì)外圓筒13、有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15和有機(jī)玻璃材質(zhì)剪力環(huán)14組成，套心軸和內(nèi)圓筒15、外圓筒13、剪力環(huán)14通過連接支架和角碼相互連接;上部結(jié)構(gòu)局部示意圖如圖2所示，套心軸由內(nèi)軸1、中軸6和外軸10通過軸承4和軸承8相連接，在軸承4和軸承8的外側(cè)通過螺帽3和螺帽7卡住，限制軸承的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)減少軸在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的晃動(dòng)，在內(nèi)軸1、 外軸10和中軸6上分別安裝有皮帶盤2、皮帶盤5、皮帶盤9,分別通過皮帶與電機(jī)24和電機(jī)22 相連，帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在外軸10上安裝有軸承殼11，軸承殼與儀器支架相連接，實(shí)現(xiàn)套心軸的固定;有機(jī)玻璃材質(zhì)外圓筒13通過角碼12與外軸10相連接，剪力環(huán)14通過連接支架16與中軸6相互連接，連接支架16與中軸6和剪力環(huán)14之間通過角碼49固定，有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒 15通過角碼50直接與內(nèi)軸1相連接，0BS傳感器17安裝于外圓筒上13側(cè)壁，排水孔18布置于外圓筒上13側(cè)壁，其中心高程與剪力環(huán)14底面高程相同；取樣口 19布置于外圓筒上13側(cè)壁， 其中心高程與0BS傳感器17相同；儀器支架側(cè)視圖如圖3所示，儀器支架俯視圖如圖4所示， 儀器支架主要由圖3所示的4根豎向支架，左側(cè)豎向支架23、右側(cè)豎向支架36、前后2根相同的豎向支架34和4根如圖4所示的水平向支架，水平支架51，52，53，54組成，在所有豎向支架下部安裝有水平向的高強(qiáng)度的泡沫板33,以增加儀器支架的穩(wěn)定性，防止電機(jī)震動(dòng)而使儀器支架下沉;在儀器支架中上部高度處的兩側(cè)均安裝有水平向的鋁合金鋼管35,在鋼管35 末端固定螺絲32,如圖3所示，螺絲32共有螺帽37和螺帽38,在使用過程中，卸下螺帽38,將螺絲32插入軸承殼11中，螺帽37向下擰緊，螺帽38向上擰緊，從而使軸承殼與儀器支架相連接，達(dá)到固定套心軸的目的;在儀器支架上固定安裝有漏斗39,在儀器支架上安裝有連接支架29，連接支架29末端固定連接有電機(jī)22，連接支架29用螺絲和儀器支架相連，在使用過程中，松開連接支架29的兩根螺絲，連接支架29便可沿著圖4中的軌道40水平向移動(dòng)，從而帶著電機(jī)16水平向移動(dòng)，便可將電機(jī)22和皮帶盤5之間的皮帶拉緊，帶動(dòng)中軸6轉(zhuǎn)動(dòng)；同理，連接支架30可沿著軌道41水平向調(diào)節(jié)，連接支架31可沿著軌道42水平向調(diào)節(jié)，連接支架30上安裝有皮帶盤25、皮帶盤26和皮帶盤27,連接支架31末端固定安裝有電機(jī)24,電機(jī)24通過皮帶28和皮帶盤26相連接，同步帶動(dòng)皮帶盤25和皮帶盤27,皮帶盤25、皮帶盤27分別與皮帶盤 2、皮帶盤9相連接，帶動(dòng)內(nèi)軸1和外軸10轉(zhuǎn)動(dòng)；下部結(jié)構(gòu)主要由如圖6所示的外圓環(huán)44、內(nèi)圓盤48、鋁合金外套筒46和鋁合金內(nèi)套筒47組成，外圓環(huán)44底部內(nèi)側(cè)削去和外套筒46內(nèi)徑、夕卜徑相等的圓環(huán)，可將外套筒46和外圓環(huán)44相互卡住；內(nèi)圓盤48底部外側(cè)削去和內(nèi)套筒47內(nèi)徑、外徑相等的圓環(huán)，可將內(nèi)套筒47和外圓環(huán)48相互卡住;在外圓環(huán)44上表面和內(nèi)圓盤48的上表面安裝有類似于推力滾子軸承結(jié)構(gòu)的軌道，用于內(nèi)筒15、外筒13的旋轉(zhuǎn)軌道，外圓環(huán)和內(nèi)圓盤的滾子45如圖7所不，內(nèi)圓盤上等間距分布12個(gè)滾子;有機(jī)玻璃外圓筒13如圖8所不， 在外圓筒的上部打6個(gè)圓形孔55,便于漏斗39中的水通過孔55滴到剪力環(huán)14上，從而緩慢流入內(nèi)、外圓筒組成的環(huán)形槽中。
[0044] 現(xiàn)場使用步驟為:[〇〇45] (1)將鋁合金內(nèi)套筒47、外套筒46插入待測區(qū)域的潮灘泥土中，最終使內(nèi)、外套筒露出泥面約5cm，并保持內(nèi)、外套筒表面處于水平狀態(tài)，內(nèi)、外套筒的圓心相重合；[〇〇46] (2)將外圓環(huán)44安裝于外套筒46上，內(nèi)圓盤48安裝于內(nèi)套筒47上，下部結(jié)構(gòu)安裝完畢；
[0047] (3)將儀器上部結(jié)構(gòu)安裝于下部結(jié)構(gòu)上，使上部結(jié)構(gòu)外圓筒13的底部放于下部結(jié)構(gòu)外圓環(huán)44的軌道中，上部結(jié)構(gòu)內(nèi)圓筒15的底部放于下部結(jié)構(gòu)內(nèi)圓盤48的軌道中，上部結(jié)構(gòu)安裝完畢；[〇〇48] (4)將儀器支架螺絲32的下側(cè)螺帽38取下，連接支架29、30、31的上部螺絲擰松，將儀器支架插入土中，插入過程中，使螺絲32插入軸承殼11預(yù)留的孔中，最后使泡沫板27緊貼泥面，擰上螺絲帽38,使螺絲帽38與螺絲帽37緊緊夾住軸承殼，用皮帶將電機(jī)22與皮帶盤5 相連接，用皮帶將皮帶盤25與皮帶盤2相連接，用皮帶將皮帶盤27與皮帶盤9相連接，水平向調(diào)整連接支架29、30、31，使所有皮帶處于緊繃狀態(tài)；[〇〇49] (5)向漏斗39中注水，使水緩慢流入內(nèi)、外圓筒組成的環(huán)形槽中，直至排水孔55— 直有水流緩慢流出，在測量過程中，始終保持排水孔18中有水流緩慢流出；
[0050] (6)開啟電機(jī)，使內(nèi)軸1、外軸10與中軸6反方向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15、外圓筒13和剪力環(huán)14反向旋轉(zhuǎn)，消除環(huán)形槽中的橫向流；[〇〇511 (7)調(diào)節(jié)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒15、外圓筒13和剪力環(huán)14轉(zhuǎn)速比，使轉(zhuǎn)速梯級上升，每級轉(zhuǎn)速保持幾分鐘，觀察0BS傳感器17測得的每一級穩(wěn)定電流值，并從取樣口 19采集水樣； [〇〇52] (8)記錄0BS傳感器17電流值開始有明顯增加時(shí)的轉(zhuǎn)數(shù)比，采用預(yù)先率定的轉(zhuǎn)速比和切應(yīng)力關(guān)系，得到表層泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力；
[0053](9)現(xiàn)場測定結(jié)束后，通過取樣口將環(huán)形槽中的水排出，拆除固定支架和儀器上部結(jié)構(gòu)，拔出儀器下部結(jié)構(gòu)。[〇〇54]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明中已經(jīng)討論過的各種操作、方法、流程中的步驟、措施、方案可以被交替、更改、組合或刪除。進(jìn)一步地，具有本發(fā)明中已經(jīng)討論過的各種操作、方法、流程中的其他步驟、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、組合或刪除。 進(jìn)一步地，現(xiàn)有技術(shù)中的具有與本發(fā)明中公開的各種操作、方法、流程中的步驟、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、組合或刪除。
[0055]以上所述僅是本發(fā)明的部分實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種潮灘泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試裝置，其特征在于:包括上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu) 和固定支架；所述上部結(jié)構(gòu)包括:套心軸、皮帶盤、軸承殼、有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒(15 )、有機(jī)玻璃材質(zhì) 外圓筒(13)、有機(jī)玻璃材質(zhì)剪力環(huán)(14)、OBS濁度傳感器(17)、OBS數(shù)據(jù)無線傳輸裝置(20)和 接收裝置(21)、漏斗(39)、內(nèi)軸(1)與有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒(15)連接桿件、中軸(6)與剪力環(huán) (14)連接桿件、外軸(10)與有機(jī)玻璃材質(zhì)外圓筒(13)連接桿件、套心軸及電機(jī)固定桿件、電 機(jī)(22,24);所述下部結(jié)構(gòu)包括:有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤(48)、有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)(44)、鋁 合金外套筒(46)、鋁合金內(nèi)套筒(47)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括:套心軸由內(nèi)軸(1)、中軸(6)和外軸(10)通過軸承(4,8)相互連接，內(nèi)軸(1)、外軸(10)同 步旋轉(zhuǎn)，中軸(6)向相反方向旋轉(zhuǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括:有機(jī)玻璃內(nèi)圓筒(15)放于有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤(48)的軌道(45)上，有機(jī)玻璃材質(zhì) 外圓筒(13)放于有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)(44)的軌道(45)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括:有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)、外圓環(huán)的軌 道(45)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括:機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤(48)與鋁合金內(nèi)套筒(47)相連，有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)(44) 與鋁合金外套筒(46)相連，鋁合金內(nèi)、外套筒插入潮灘泥面。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括:有機(jī)玻璃材質(zhì)剪力環(huán)(14)下表面、有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒(15)外表面、有機(jī)玻璃材質(zhì)外 圓筒(13)內(nèi)表面刻有加糙痕。7.—種泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試方法，適用于如權(quán)利要求1-6任一所述的泥沙臨 界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試裝置，其特征在于，包括以下步驟:步驟1:在試驗(yàn)室預(yù)先率定泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力原位測試裝置的轉(zhuǎn)速比與切應(yīng)力之間 的關(guān)系；步驟2:在現(xiàn)場選定需測量現(xiàn)場泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力區(qū)域，將鋁合金內(nèi)套筒(47)和機(jī)玻 璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤(48)組成的整體、鋁合金外套筒(46)和有機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)(44)組 成的整體插入該區(qū)域，內(nèi)、外套筒露出泥面約5cm，并使有機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤(48)和有 機(jī)玻璃材質(zhì)底部外圓環(huán)(44)圓心相重合，保持金屬套筒上表面處于水平狀態(tài)，在儀器裝置 下部結(jié)構(gòu)安裝過程中盡量避免對沙樣的擾動(dòng)；步驟3:將儀器裝置上部結(jié)構(gòu)安放于下部結(jié)構(gòu)上，在儀器裝置上部結(jié)構(gòu)安裝過程中，避 免對待測區(qū)域沙樣的擾動(dòng)，儀器裝置安裝好后，要保證有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒(15)安放于有 機(jī)玻璃材質(zhì)底部內(nèi)圓盤(48)的軌道(45)上，有機(jī)玻璃材質(zhì)外圓筒(13)安放于有機(jī)玻璃材質(zhì) 底部外圓環(huán)(44)的軌道(45)上；步驟4:安裝固定支架，用皮帶連接電機(jī)與皮帶盤；步驟5:向漏斗(39)中緩慢加水，使水緩慢流入有機(jī)玻璃材質(zhì)內(nèi)外雙圓筒組成的環(huán)形槽 中，直至排水口開始有水流流出，在試驗(yàn)過程中，若環(huán)形槽中水量減少，需向漏斗中加水以保證環(huán)形槽中水量；步驟6:開啟電機(jī)，使內(nèi)軸(1)和外軸(10)同步旋轉(zhuǎn)，中軸向內(nèi)軸、外軸轉(zhuǎn)動(dòng)的相反方向 旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒(15)、外圓筒(13)和剪力環(huán)(14)反向旋轉(zhuǎn)，消除環(huán)形槽中的橫向 流；步驟7:調(diào)節(jié)玻璃材質(zhì)內(nèi)圓筒(15)、外圓筒(13)和剪力環(huán)(14)轉(zhuǎn)速比，使轉(zhuǎn)速梯級上升， 每級轉(zhuǎn)速保持幾分鐘，觀察OBS測得的每一級穩(wěn)定電流值，當(dāng)轉(zhuǎn)速比保持不變時(shí)，從取樣口 米集水樣；步驟8:記錄OBS電流值開始有明顯增加時(shí)的轉(zhuǎn)速比，采用預(yù)先率定的轉(zhuǎn)速比和切應(yīng)力 關(guān)系，得到表層泥沙臨界起動(dòng)切應(yīng)力；步驟9:測定結(jié)束后，通過取樣口(19)將環(huán)形槽中的水排出，拆除固定支架和儀器上部 結(jié)構(gòu)，拔出儀器下部結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】G01M10/00GK106017860SQ201610534494
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】龔政, 徐貝貝, 張茜, 周曾, 顧長才, 耿亮, 趙堃, 張長寬
【申請人】河海大學(xué)