CN104634945A - 边坡降雨模拟试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种边坡降雨模拟试验装置，由边坡模型、模拟降雨装置、地下水位模拟系统、冷暖一体式给风系统和力学加载机构构成。边坡模型设置在模型箱体内，模型箱体是一个上方敞口的矩形。模拟降雨装置安装在模型箱体上部，模拟降雨装置设有排列在一起的数根降雨管；在每一降雨管底部都开有数个喷口，水流从喷口喷出。地下水位模拟系统由模型箱体带细孔软管管网、栅格网板及排水管网组成，用于模拟地下水位升降对边坡模型的影响。力学加载机构由加力板及液压千斤顶组成。所述冷暖一体式给风系统设在模型箱体顶部周边、底部及四周。本发明试验行为过程简便，可用于大多数边坡条件，装置对场地大小、净空要求低，装置的自稳定性好，大小适中，方便搬运。
Description
技术领域
本发明为一种模型试验装置，具体是一种边坡降雨模拟试验装置。
背景技术
在各类自然灾害中，滑坡属于其中巨大的地质灾害，而降雨是触发滑坡、泥石流等地质灾害的主要诱因。降雨一方面使边坡内部静水压力升高，另一方面会造成岩土强度参数的降低，从而导致山体等斜坡地带的滑坡，引起灾害。在我国，每年由于降雨引起的山体滑坡造成的损失非常巨大。对此，边坡稳定性的研究成为一个十分重要的课题。其中，针对不同岩土类型、不同坡度的边坡进行模拟降雨实验分析，是非常必要的，可以为提高边坡稳定性提供不可缺少的重要数据。当前，能够模拟降雨入渗与边坡稳定性耦合作用的试验装置较少，且普遍体积较大，同时不能很好模拟降雨强度和方向等量化因素对于边坡的影响。
发明内容
本发明提出一种边坡降雨模拟试验装置，能很好地模拟边坡地带降雨模拟、地下水模拟等。
本发明的技术方案为：
一种边坡降雨模拟试验装置，由边坡模型、模拟降雨装置、地下水位模拟系统、冷暖一体式给风系统和力学加载机构构成。
所述的边坡模型设置在模型箱体内，模型箱体是一个上方敞口的矩形箱体，边坡模型一侧的顶部为一水平面，由斜坡面连接到下方水平的坡脚平台，在坡脚平台上设有一个下凹的集水槽，集水槽底部铺设有滤网。
所述的模拟降雨装置安装在模型箱体上部，模拟降雨装置一般为1-3个；模拟降雨装置设有排列在一起的数根降雨管；在每一降雨管底部都开有数个喷口，水流从喷口喷出；在降雨管中间布置有旋转杠，和降雨管联动，用以调整降雨管的转动角度，即调整喷口的向下喷射角度。
所述的地下水位模拟系统由模型箱体下层的带细孔软管管网、带细孔软管管网上的栅格网板及设在带细孔软管管网底部并集中渗水后排向外部的排水管网组成，用于模拟地下水位升降对边坡模型的影响。
所述的力学加载机构由加力板及液压千斤顶组成。
所述的冷暖一体式给风系统设在模型箱体顶部周边、底部及四周；模型箱体顶部周边设有一体式风道；模型箱体侧面设有风扇，可模拟边坡受风状态。
模型箱体前表面为高透明度有机玻璃，其他四面壁采用聚四氟乙烯光滑处理板构成。
坡脚平台的面积大于顶部水平面的面积，斜坡面模拟的即是自然环境中的边坡。
模拟降雨装置由支撑在模型箱体顶部的安装吊架吊装。
加力板上设有千斤顶固定预留孔，用于液压千斤顶将加力板顶紧；力学加载机构可设置于模型箱体内不同位置，用于模拟来自各方向的力。
本发明试验行为过程简便，可用于大多数边坡条件，装置对场地大小、净空要求低，且对试验人员专业要求小。此外，装置的自稳定性好，大小适中，方便工区搬运，根据场地地质条件，可单独使用，也可与其他仪器联合使用。
附图说明
图1是本边坡降雨模拟试验装置的整体结构示意图，
图2是地下水位模拟系统示意图，
图3是力学加载设备示意图。
图中：1.模型箱体，2.模拟降雨装置，3.降雨管，4.安装吊架，5.旋转杠，6.边坡模型，7.斜坡面，8.坡脚平台，9.集水槽，10.滤网，11.排水管网，12.风扇，13.栅格网板，14.带细孔软管管网，15.加力板，16.千斤顶固定预留孔，17.一体式风道。
具体实施方式
下面参考图1-图3对本发明的具体实施例作详细说明：
本发明边坡降雨模拟试验装置，由边坡模型6、模拟降雨装置、地下水位模拟系统、冷暖一体式给风系统和力学加载机构构成。
所述的边坡模型6参见图1，其设置在模型箱体1内，模型箱体1是一个上方敞口的矩形箱体，前表面为高透明度有机玻璃，其他四面壁采用聚四氟乙烯光滑处理板构成。边坡模型6一侧的顶部为一水平面，由斜坡面7连接到下方水平的坡脚平台8，坡脚平台8的面积大于顶部水平面的面积，斜坡面7模拟的即是自然环境中的边坡。在坡脚平台8上设有一个下凹的集水槽9，集水槽9底部铺设有滤网10。
所述的模拟降雨装置安装在模型箱体1上部，由支撑在模型箱体1顶部的安装吊架4吊装。模拟降雨装置的数目按实际需要设置，一般为1-3个。模拟降雨装置设有排列在一起的数根降雨管3和为其供水的水管、流速计和控制阀(图中未显示)。水被离心泵泵出后通过水管流入降雨管3中，控制阀和流速计可以控制和显示从水源处流出的水。在每一降雨管3底部都开有数个喷口，水流从喷口喷出。在降雨管3中间布置有旋转杠5，和降雨管3联动，用以调整降雨管3的转动角度，降雨管3角度可调，即调整喷口的向下喷射角度。
所述的地下水位模拟系统参见图2，由模型箱体1下层的带细孔软管管网14、带细孔软管管网14上的1400目栅格网板13(阻止土壤随水流流失，如模拟水土流失可将其拆除)及设在带细孔软管管网14底部并集中渗水后排向外部的排水管网11组成，用于模拟地下水位升降对边坡模型的影响。
所述的力学加载机构参见图3，由加力板15及液压千斤顶组成。加力板15上设有千斤顶固定预留孔16，用于液压千斤顶将加力板15顶紧。力学加载机构可设置于模型箱体1内不同位置，用于模拟来自各方向的力。
所述的冷暖一体式给风系统设在模型箱体1顶部周边、底部及四周。作为实施例，在模型箱体1顶部周边设有一体式风道17，此处为整体风道，制冷、供暖和通风共用鼓风风道，可控制温度、风速和风向。系统体积小，利于布置。其中箱体壁有机玻璃处为一Laminex Film薄膜，可反射由四周电热膜传导来的热量热量，达到可视和升温均匀的双重效果。模型箱体1侧面设有风扇12，可模拟边坡受风状态。
本发明尤其适用于：
(1)露天矿边坡设计，矿区采场围岩机理试验及部分小范围岩石破碎试验，
(2)采空区处理及地面破碎的本构试验，
(3)边坡温度应力变化观测。
Claims (10)
1.一种边坡降雨模拟试验装置，其特征在于：由边坡模型(6)、模拟降雨装置、地下水位模拟系统、冷暖一体式给风系统和力学加载机构构成。
2.根据权利要求1所述的边坡降雨模拟试验装置，其特征在于：所述的边坡模型(6)设置在模型箱体(1)内，模型箱体(1)是一个上方敞口的矩形箱体，边坡模型(6)一侧的顶部为一水平面，由斜坡面(7)连接到下方水平的坡脚平台(8)，在坡脚平台(8)上设有一个下凹的集水槽(9)，集水槽(9)底部铺设有滤网(10)。
3.根据权利要求1所述的边坡降雨模拟试验装置，其特征在于：所述的模拟降雨装置安装在模型箱体(1)上部，模拟降雨装置一般为1-3个；模拟降雨装置设有排列在一起的数根降雨管(3)；在每一降雨管(3)底部都开有数个喷口，水流从喷口喷出；在降雨管(3)中间布置有旋转杠(5)，和降雨管(3)联动，用以调整降雨管(3)的转动角度，即调整喷口的向下喷射角度。
4.根据权利要求1所述的边坡降雨模拟试验装置，其特征在于：所述的地下水位模拟系统由模型箱体(1)下层的带细孔软管管网(14)、带细孔软管管网(14)上的栅格网板(13)及设在带细孔软管管网(14)底部并集中渗水后排向外部的排水管网(11)组成，用于模拟地下水位升降对边坡模型的影响。
5.根据权利要求1所述的边坡降雨模拟试验装置，其特征在于：所述的力学加载机构由加力板(15)及液压千斤顶组成。
6.根据权利要求1所述的边坡降雨模拟试验装置，其特征在于：所述的冷暖一体式给风系统设在模型箱体(1)顶部周边、底部及四周；模型箱体(1)顶部周边设有一体式风道(17)；模型箱体(1)侧面设有风扇(12)，可模拟边坡受风状态。
7.根据权利要求1所述的边坡降雨模拟试验装置，其特征在于：模型箱体(1)前表面为高透明度有机玻璃，其他四面壁采用聚四氟乙烯光滑处理板构成。
8.根据权利要求2所述的边坡降雨模拟试验装置，其特征在于：坡脚平台(8)的面积大于顶部水平面的面积，斜坡面(7)模拟的即是自然环境中的边坡。
9.根据权利要求1或3所述的边坡降雨模拟试验装置，其特征在于：模拟降雨装置由支撑在模型箱体(1)顶部的安装吊架(4)吊装。
10.根据权利要求1或5所述的边坡降雨模拟试验装置，其特征在于：加力板(15)上设有千斤顶固定预留孔(16)，用于液压千斤顶将加力板(15)顶紧；加力板(15)固定在模型箱体(1)上；力学加载机构可设置于模型箱体(1)内不同位置，用于模拟来自各方向的力。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C04 | Withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20150520 |