CN101241119A - 基于试验环境和接触面可变的岩土模型试验槽及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于试验环境和接触面可变的岩土模型试验槽及试验方法，涉及一种岩土模型试验设备。本模型试验槽的结构是：由支架(2)固定和支撑的试验容器(1)，其底部设置有进出水管口(4)，其内部放置有可拼装糙度板(6)，其侧壁设置有量角规及垂线(3)；支架(2)的上部横梁设置有安装孔位，用以安装降雨喷头(5)或其它辅助设备；置于试验容器(1)外的储水池(7)、水泵(8)、输水管(9)和降雨喷头(5)依次连接。本发明可模拟不同岩土接触面或不同接触面摩擦状况下的岩土体降雨或浸水条件下的模型试验，也可进行单一条件下的模型试验，同样适用于其它介质在不同接触面或雨淋、浸水条件下的模型试验。

Description

基于试验环境和接触面可变的岩土模型试验槽及试验方法

技术领域

本发明涉及一种岩土模型试验设备，尤其涉及一种基于试验环境和接触面可变的岩土模型试验槽及试验方法。具体地说，该技术可模拟岩土体在降雨或浸水条件下的模型试验和在不同岩土接触面条件下的模型试验，同样适用于其它介质在雨淋或浸水条件下的模型试验。

背景技术

边坡在降雨和浸水条件下的破坏历来是岩土工程研究的重要课题，多年来一般采用岩土体力学特性室内试验获取强度参数进行稳定性分析与现场监测相结合的研究方法。但室内试验由于受试样尺寸、试验条件以及试验简化等影响，与现场实际存在着不小的差别。现场监测则常受设备埋设、设备稳定性以及人为因素等影响且不经济、费时费力。模型试验可有效地避免室内试验的尺寸效应，与现场实际差异小且参数控制灵活，具有良好的重复性和可操作性，能真实再现岩土工程结构物间相互作用的性状。因此，模型试验越来越成为岩土工程研究的重要手段，最为典型的“离心模型试验”，目前正以前所未有的广度和深度服务于岩土力学基本理论研究、验证工程设计方案以及验证数值分析结果上，试验研究范围涉及到岩土工程的各个领域。

对于边坡在降雨和浸水条件下的稳定性问题以及不同岩土接触面条件下的稳定性分析，因受研究设备和现场试验、观测等条件的制约，影响了研究的深入。如何能在较短时间内再现边坡在降雨或浸水条件下以及不同岩土接触面条件下的变形和破坏过程以及各部位的位移和应力值，仍是目前研究的难点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有试验技术和试验设备存在的缺点和不足，提供一种基于试验环境和接触面可变的岩土模型试验槽及试验方法。

本发明的目的是这样实现的：

一、基于试验环境和接触面可变的岩土模型试验槽(简称试验槽)

如图1，本试验槽包括容器(1)、支架(2)、量角规及垂线(3)、进出水管口(4)、降雨喷头(5)、可拼装糙度板(6)、储水池(7)、水泵(8)、输水管(9)；

其位置和连接关系是：

由支架(2)固定和支撑的容器(1)，其底部设置有进出水管口(4)，其内部放置有可拼装糙度板(6)，其侧壁设置有量角规及垂线(3)；

支架(2)的上部横梁设置有安装孔位，用以安装降雨喷头(5)或其它辅助设备；

置于试验容器(1)外的储水池(7)、水泵(8)、输水管(9)和降雨喷头(5)依次连接。

二、基于试验环境和接触面可变的岩土模型试验方法(简称试验方法)

本试验方法包括下列步骤：(如图1)

①在容器(1)底部填筑下试验材料(10)，在下试验材料(10)的上表面根据试验需要造型(或为斜面，或为曲面，或为斜面、曲面组合)；

②在下试验材料(10)上表面铺设可拼装糙度板(6)，使可拼装糙度板(6)和下试验材料(10)上表面紧密结合；

③在可拼装糙度板(6)上又填筑上试验材料(11)；

④抬升容器(1)一端设置试验槽倾斜度，该倾斜度可通过量角规及垂线(3)适时显示；

⑤通过水泵(8)供水进行不同接触面的在降雨或雨淋条件下的模拟试验；

⑥直接将储水池(7)出水管和容器(1)底部进出水管口(4)连接供水，进行不同接触面的浸水或底部渗水条件下的模拟试验。

本发明的工作原理：

通过在容器(1)底部填筑试验土体或其它试验材料，铺设由不同大小的板材上粘合不同粒径的砂砾、碎石或其它粗颗粒材料而具有不同粗糙度的可拼装糙度板(6)，再在可拼装糙度板上(6)填筑待试土体或其它介质。通过支架(2)上的预留孔位安装降雨喷头(5)或其它辅助设备，供水实现不同接触面下的降雨或雨淋模拟试验；也可直接通过容器(1)底部的进出水口进水进行浸水或底部渗水条件下的模拟试验，还可进行不同接触面、降雨或渗水等单一条件下的模拟试验。

本发明具有以下优点和积极效果：

①容器(1)上设置有水平和垂直刻度，可通过刻度观察、监测待试土体形态位移等变化；

②可设置模型试验槽倾斜度，该倾斜度可通过量角规及垂线(3)适时显示；

③可拼装糙度板(6)可根据实际情况进行拼装造型，模拟不同接触面形状和摩擦条件。

④可模拟不同岩土接触面或不同接触面摩擦状况下的岩土体在降雨或浸水条件下的模型试验，也可进行单一条件下的模型试验，同样适用于其它介质在不同接触面或雨淋、浸水条件下的模型试验。

附图说明

图1是本试验槽的结构示意图；

图2是降雨喷头的结构示意图；

图3是可拼装糙度板和上、下试验材料组合的结构示意图。

其中：

1—容器；

2—支架；

3—量角规及垂线；

4—进出水管口；

5—降雨喷头；

6—可拼装糙度板；

7—储水池；

8—水泵；

9—输水管；

10—下试验材料；

11—上试验材料。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、试验槽总体结构

前述，试验槽总体结构如图1。

二、各部件的结构和功能(如图1、2、3)

1、容器(1)

如图1，容器(1)是一种由高强度玻璃钢或其它高强度透明材料制成的长方形容器，其上设置有水平、垂直刻度，通过刻度观察、监测待试土体形态位移等的变化。

2、支架(2)

支架(2)是一种方形框架，由角钢或其它高强度材料连接而成，其上设置有安装孔位，供降雨喷头(5)和其它附属试验设备(如摄像头，数据采集仪)安装使用。

3、量角规及垂线(3)

量角规及垂线(3)为常用元器件。

4、进出水管口(4)

进出水管口(4)可采用各种材料的管材，用以实现模型槽试验过程中的进水和放水功能。

5、降雨喷头(5)

降雨喷头(5)由各类淋浴喷头或其它喷头改装而成，改装后可调节喷量大小；安装于支架(2)的预留孔位上，模拟降雨或雨淋等试验条件。

6、可拼装糙度板(6)

可拼装糙度板(6)由大小不同的板材组成，其上粘合不同粒径的砂砾、碎石或其它粗颗粒材料设置不同粗糙度，可根据实际情况进行拼装造型，以此模拟不同接触面形状和摩擦条件。

7、储水池(7)

储水池(7)为一种储水设备，可根据具体情况采用现浇或者砖块砌筑或采用其它方式制成，其上留有进出水管用以试验储水放水功能。

8、水泵(8)

水泵(8)可采用各类型水泵，作为供水动力。

9、输水管(9)

输水管(9)为常用水管，用以连接水泵(8)和降雨喷头(5)以及储水池(7)和进出水管口(4)的连接管路，实现输水和放水功能。

10、下试验材料(10)

下试验材料(10)为可拼装糙度板(6)下面的试验材料，根据试验要求填筑于容器(1)底部，并将下试验材料(10)上表面整形。根据要求可与上部试验材料(11)相同或不同。

11、上试验材料(11)

上试验材料(11)为可拼装糙度板(6)上面的试验材料，根据试验要求填筑于可拼装糙度板(6)上部。根据要求可与下部试验材料(10)相同或不同。

Claims (5)

1、一种基于试验环境和接触面可变的岩土模型试验槽，其特征在于：

包括容器(1)、支架(2)、量角规及垂线(3)、进出水管口(4)、降雨喷头(5)、可拼装糙度板(6)、储水池(7)、水泵(8)、输水管(9)；

其位置和连接关系是：

由支架(2)固定和支撑的容器(1)，其底部设置有进出水管口(4)，其内部放置有可拼装糙度板(6)，其侧壁设置有量角规及垂线(3)；

支架(2)的上部横梁设置有安装孔位，用以安装降雨喷头(5)或其它辅助设备；

置于试验容器(1)外的储水池(7)、水泵(8)、输水管(9)和降雨喷头(5)依次连接。

2、按权利要求1所述的岩土模型试验槽，其特征在于：

容器(1)是一种由高强度玻璃钢或其它高强度透明材料制成的长方形容器，其上设置有水平、垂直刻度。

3、按权利要求1所述的岩土模型试验槽，其特征在于：

支架(2)是一种方形框架，其上设置有安装孔位。

4、按权利要求1所述的岩土模型试验槽，其特征在于：

可拼装糙度板(6)由大小不同的板材组成，其上粘合不同粒径的砂砾、碎石或其它粗颗粒材料。

5、按权利要求1所述的岩土模型试验槽的试验方法，其特征在于包括下列步骤：

①在容器(1)底部填筑下试验材料(10)，在下试验材料(10)的上表面根据试验需要造型(或为斜面，或为曲面，或为斜面、曲面组合)；

②在下试验材料(10)上表面铺设可拼装糙度板(6)，使可拼装糙度板(6)和下试验材料(10)上表面紧密结合；

③在可拼装糙度板(6)上又填筑上试验材料(11)；

④抬升容器(1)一端设置试验槽倾斜度；

⑤通过水泵(8)供水进行不同接触面的在降雨或雨淋条件下的模拟试验；

⑥直接将储水池(7)出水管和容器(1)底部进出水管口(4)连接供水，进行不同接触面的浸水或底部渗水条件下的模拟试验。

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