一种结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统技术方案

本实用新型专利技术涉及岩土工程渗流试验技术领域，尤其涉及一种结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，包括试验箱体模块和监测分析模块；试验箱体模块包括围压控制单元、竖向压力加载单元、渗流供水单元和砂水分离收集单元、信息发送单元；本实用新型专利技术通过围压控制单元和竖向压力加载单元对试样控制四周以及内部压力，在经渗流供水单元对试样施加渗流侵蚀的水压，利用竖向压力加载单元分析其渗流侵蚀后的应变信息，利用监测分析模块反馈渗流侵蚀结果和分析考虑形状效应的渗流侵蚀机理。该渗流侵蚀试验系统能够反馈渗流过程中的围压、竖向压力、渗透压、渗出细颗粒质量、渗流水质量以及应变信息，便于观察渗流侵蚀结果和分析考虑形状效应的渗流侵蚀机理。的渗流侵蚀机理。的渗流侵蚀机理。

【技术实现步骤摘要】
一种结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统


[0001]本技术涉及岩土工程渗流试验
，尤其涉及一种结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统。

技术介绍

[0002]渗流侵蚀引起结构破坏是一种常见的且极具危害性的工程破坏类型，其主要表现为土体内部细颗粒因水流作用在渗流方向上对其产生的拖曳力和推动力而迁移，拖曳力和推动力的大小和方向会影响到细颗粒的运移与堵塞过程。细颗粒在多孔骨架中的沉积会引起反滤层、渗透路面以及污水渗滤处理系统等渗滤设施的堵塞，导致渗滤设施净化效率降低甚至失效。此外，自然界中的土体颗粒具有复杂的几何形状特征，不同层面的几何形状特征会影响颗粒材料的宏观特性，如抗剪强度、剪胀效应、堵塞特征等。因此，对颗粒形状进行量化分析是研究形状对颗粒材料物理力学性质影响规律的重要前提。
[0003]目前，在渗流侵蚀的试验装置方面已有不少技术成果，如：专利号CN201710437843.1描述了一种渗流应力耦合内管涌渗透可视化模型试验装置及试验方法；专利号CN201810056057.1描述了一种模拟深部含水层砂土内部细颗粒渗流侵蚀的室内试验方法；专利号CN201910399763.0描述了一种测定原位压力下多层土样渗流侵蚀特性的室内试验装置；专利号CN202210321592.1描述了一种考虑扰动和初始状态的多路径动水渗流侵蚀模拟试验装置。然而目前已有的技术尚未对颗粒形状进行量化分析，缺乏相关的试验装置及方法。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，旨在解决现有技术尚未对3D打印颗粒形状进行量化分析，缺乏相关的试验装置的问题。
[0006]本技术的技术方案如下：
[0007]一种结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，包括：
[0008]试验箱体模块，包括围压控制单元、竖向压力加载单元、渗流供水单元和砂水分离收集单元、信息发送单元；所述围压控制单元包括围压室以及设置于所述围压室内的试样支撑块；所述竖向压力加载单元包括设置于所述围压控制单元背离所述围压室一侧的竖向监测器、与所述竖向监测器连接且设置于所述围压室内的压力板；所述渗流供水单元包括与所述压力板通过输水管连接的蓄水仓、设置于所述压力板背离所述竖向监测器一侧的上渗滤板、以及设置于所述试样支撑块靠近所述压力板一侧的下渗滤板；所述上渗滤板与所述下渗滤板之间用于放置试样；所述砂水分离收集单元包括设置于所述试样支撑块背离所述压力板一侧的收集漏斗、设置于所述收集漏斗背离所述试样支撑块一侧的储砂池、与所述收集漏斗通过管道连接的集水管；
[0009]监测分析模块，与所述信息发送单元形成电连接，用于反馈所述试样的渗流侵蚀以及剪切的试验信息。
[0010]所述的结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，其中，所述结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统还包括3D打印模块；所述3D打印模块用于打印3D打印颗粒试样。
[0011]所述的结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，其中，所述3D打印模块包括基于三维重建技术的颗粒建模单元和3D打印设备；所述基于三维重建技术的颗粒建模单元用于生成不同形状的STL格式的三维颗粒模型。
[0012]所述的结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，其中，所述渗流供水单元还包括设置于所述蓄水仓的进气管、设置于所述输水管的输水阀；所述进气管用于控制所述蓄水仓中的水压，所述输水阀用于控制所述输水管将压力传递至所述试样靠近所述压力板的一端。
[0013]所述的结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，其中，所述储砂池背离所述收集漏斗的一侧设置有压力传感器。
[0014]所述的结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，其中，所述围压室包括底板、盖板、以及与所述底板和所述盖板围成所述围压室的侧板；所述试样支撑块与所述侧板和所述盖板形成连接。
[0015]所述的结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，其中，所述管道设有围压阀；所述围压阀用于控制反压使得所述试样的外部围压稳定。
[0016]所述的结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，其中，所述收集漏斗靠近所述储砂池的一端设有收集阀；所述收集阀用于使所述收集漏斗中的砂水进行分离。
[0017]所述的结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，其中，所述集水管的底部设置有电子秤。
[0018]所述的结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，其中，所述集水管包括第一集水管和第二集水管；所述第一集水管的高度大于所述第二集水管的高度，所述收集漏斗与所述第一集水管通过所述管道连接；所述第一集水管与所述第二集水管背离所述电子秤的一端相互连通。
[0019]有益效果：本技术提供一种结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，包括试验箱体模块和监测分析模块；所述试验箱体模块包括围压控制单元、竖向压力加载单元、渗流供水单元和砂水分离收集单元、信息发送单元；本技术通过围压控制单元和竖向压力加载单元对试样控制四周以及内部压力，在经渗流供水单元对试样施加渗流侵蚀的水压，然后利用竖向压力加载单元分析其渗流侵蚀后的应变信息，以及利用监测分析模块反馈渗流侵蚀结果和分析考虑形状效应的渗流侵蚀机理。该渗流侵蚀试验系统能够反馈渗流过程中的围压、竖向压力、渗透压、渗出细颗粒质量、渗流水质量以及应变信息，便于观察渗流侵蚀结果和分析考虑形状效应的渗流侵蚀机理；采用本渗流侵蚀试验系统进行结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验研究，可对颗粒形状进行量化分析，是研究形状对颗粒材料物理力学性质影响规律的主要前体，准确性更高，为考虑形状效应的渗流侵蚀理论提供基础。
附图说明
[0020]图1为本技术一种结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统的结构示意图；
[0021]图2为本技术中所述试验箱体模块的结构示意图；
[0022]图3为本技术所述结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统的实现流程示意图；
[0023]附图标记说明：试验箱体模块10、围压控制单元11、围压室111、试样支撑块112、竖向压力加载单元12、竖向监测器121、压力板122、渗流供水单元13、输水管131、蓄水仓132、上渗滤板133、下渗滤板134、进气管135、输水阀136、砂水分离收集单元14、收集漏斗141、储砂池142、管道143、集水管144、第一集水管1441、第二集水管1442、围压阀145、收集阀146、电子秤147、信息发送单元15、监测分析模块20。
具体实施方式
[0024]本技术提供一种结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，为使本技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0025]在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本技术实施例中有涉及“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，其特征在于，包括：试验箱体模块，包括围压控制单元、竖向压力加载单元、渗流供水单元和砂水分离收集单元、信息发送单元；所述围压控制单元包括围压室以及设置于所述围压室内的试样支撑块；所述竖向压力加载单元包括设置于所述围压控制单元背离所述围压室一侧的竖向监测器、与所述竖向监测器连接且设置于所述围压室内的压力板；所述渗流供水单元包括与所述压力板通过输水管连接的蓄水仓、设置于所述压力板背离所述竖向监测器一侧的上渗滤板、以及设置于所述试样支撑块靠近所述压力板一侧的下渗滤板；所述上渗滤板与所述下渗滤板之间用于放置试样；所述砂水分离收集单元包括设置于所述试样支撑块背离所述压力板一侧的收集漏斗、设置于所述收集漏斗背离所述试样支撑块一侧的储砂池、与所述收集漏斗通过管道连接的集水管；监测分析模块，与所述信息发送单元形成电连接，用于反馈所述试样的渗流侵蚀以及剪切的试验信息。2.根据权利要求1所述的结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，其特征在于，所述结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统还包括3D打印模块；所述3D打印模块用于打印3D打印颗粒试样。3.根据权利要求2所述的结合3D打印颗粒的渗流侵蚀试验系统，其特征在于，所述3D打印模块包括基于三维重建技术的颗粒建模单元和3D打印设备；所述基于三维重建技术的颗粒建模单元用于生成不同形状的STL格式的三维颗粒模型。4.根据权利要求1所述的结合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志民，熊昊，金银富，王翔，洪成雨，孙晓辉，陈湘生，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：