CN107014979A - 一种边坡干湿循环模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种边坡干湿循环模拟试验装置，其包括：支撑架；边坡承载板，其设置于支撑架上；转动台，其通过一转轴以能够转动的方式设置于支撑架上，且转动台由一转动机构驱动进行转动；灯管，若干个灯管设置于转动台的上端面和下端面中的一个上；以及雨滴发生器，其包括：储水器，其设置于转动台的上端面和下端面中的另一个上；降雨元件，其为喷头或针管，储水器设置有若干个降雨元件，且每个降雨元件与储水器的内腔相连通；注水管，其与储水器的内腔相连通；以及水泵，其与注水管连接。本发明能够灵活地模拟晴雨的交替变化，以便于进行边坡受晴雨变化影响的试验，从而对边坡的防护进行指导。

Description

一种边坡干湿循环模拟试验装置

技术领域

本发明涉及边坡试验的技术领域，特别涉及一种边坡干湿循环模拟试验装置。

背景技术

在公路建设中会遇到诸多施工难题如：1、地形复杂导致公路修筑经常出现高填方路基和高挖方边坡，且其施工周期长，边坡安全性不高，容易出现因降雨造成水损破坏。2、当有明显的雨季，尤其在我国西南地区降雨量分配严重不均匀，经常出现晴雨交替、昼晴夜雨等状况，使得边坡表面的温度与其内部的温度出现较大的差值，容易出现因温度造成的边坡破坏情况。3、由于公路建设路线上往往分布着大量的膨胀土，膨胀土具有吸水膨胀和失水收缩的特性，这会使降雨时边坡滑塌和路基路面破坏的概率急剧的上升。因此，在边坡试验过程中需要试验晴雨交替的情况对边坡的影响。现有的试验过程中缺乏一个能够灵活模拟晴雨变化的装置，从而导致试验过程比较繁杂且容易影响试验结果的准确性。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种边坡干湿循环模拟试验装置，从而克服现有的边坡试验过程中缺乏一个能够灵活模拟晴雨变化的装置的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种边坡干湿循环模拟试验装置，其中，包括：支撑架；边坡承载板，其设置于所述支撑架上；转动台，其通过一转轴以能够转动的方式设置于所述支撑架上，且该转动台由一转动机构驱动进行转动；灯管，若干个该灯管设置于所述转动台的上端面和下端面中的一个上；以及雨滴发生器，其包括：储水器，其设置于所述转动台的上端面和下端面中的另一个上；降雨元件，其为喷头或针管，所述储水器设置有若干个该降雨元件，且每个该降雨元件与所述储水器的内腔相连通；注水管，其与所述储水器的内腔相连通；以及水泵，其与所述注水管连接。

优选地，上述技术方案中，所述边坡承载板的一端以能够上下摆动的方式铰接于所述支撑架上，且该边坡承载板由一摆动机构驱动进行上下摆动。

优选地，上述技术方案中，所述摆动机构包括：第一滑块，其以能够滑动的方式设置于所述支撑架上；第二滑块，其以能够滑动的方式设置于所述边坡承载板上；以及摆动架，其下端通过螺栓与所述第一滑块连接，且该摆动架的上端通过螺栓与所述第二滑块连接；通过所述第一滑块和所述第二滑块的滑动能够使该摆动架远离或靠近所述边坡承载板与所述支撑架进行铰接的一端。

优选地，上述技术方案中，所述转动机构包括：转动手轮，其固定于所述转轴的一端；以及锁紧螺栓，所述转动台转动到所述灯管或所述雨滴发生器位于下方时均能够通过若干个该锁紧螺栓与所述支撑架进行连接。

优选地，上述技术方案中，每个所述灯管设置有一个灯管开关。

优选地，上述技术方案中，所有的所述降雨元件呈矩阵状地分布于所述储水器上，且每排所述降雨元件设置于同一个导水管上，每个所述导水管的一端与所述储水器的内腔相连通，且每个所述导水管与所述储水器的内腔相连通的一端设置有一阀门。

优选地，上述技术方案中，所述支撑架的上端以能够升降的方式设置有一个升降架，所述升降架由一升降机构驱动进行升降，所述转动台通过所述转轴以能够转动的方式设置于该升降架上。

优选地，上述技术方案中，所述升降机构为液压缸。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过转动台的转动能够灵活地转换灯管和雨滴发生器的位置，以灵活地模拟晴雨的交替变化，从而便于进行边坡受晴雨变化影响的试验，并能够灵活地模拟自然条件下的植被生长环境，从而为边坡生态防护设计提供借鉴和进行指导。

2、本发明能够通过调节边坡承载板的角度来模拟不同角度的边坡，以研究不同工况下对不同角度的边坡的影响。

3、本发明的每个灯管独立设置有灯管开关，每个导流管独立设置有阀门，且转动台设置于升降架上，从而可以更加灵活地根据边坡角度变化来调节降雨和加热情况。

附图说明

图1是根据本发明边坡干湿循环模拟试验装置的结构示意图。

图2是根据本发明的摆动机构的结构示意图。

图3是根据本发明的灯管和雨滴发生器设置于转动台上的结构示意图。

主要附图标记说明：

1-支撑架，2-边坡承载板，3-第二滑槽，4-第一滑槽，5-摆动架，6-转动台，7-转轴，8-转动手轮，9-锁紧螺栓，10-灯管，11-雨滴发生器，12-升降架，13-液压缸，14-储水器，15-降雨元件，16-阀门。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1至图3显示了根据本发明优选实施方式的一种边坡干湿循环模拟试验装置的结构示意图，该边坡干湿循环模拟试验装置包括支撑架1、边坡承载板2、转动台3、灯管10以及雨滴发生器11，参考图1，支撑架1由框梁连接成长方体状。边坡承载板2为平板结构，边坡承载板2设置于支撑架1上，其位于支撑架1的底部，通过在边坡承载板2上填土来筑建模拟的边坡类型。优选地，参考图1和图2，优选地，边坡承载板2的一端以能够上下摆动的方式铰接于支撑架1上，且边坡承载板2由一摆动机构驱动进行上下摆动，从而除了可以通过填土直接形成模拟边坡所需的角度和高度之外，还可以通过上下摆动边坡承载板2来调整模拟边坡的角度和高度，从而便于研究不同工况下对不同角度的边坡的影响。进一步地，摆动机构包括第一滑块、第二滑块以及摆动架5，第一滑块以能够滑动的方式设置于支撑架1上，第二滑块，其以能够滑动的方式设置于边坡承载板2上，第一滑块与第二滑块的滑动方式是相同的。摆动架5的下端通过螺栓与第一滑块连接，且摆动架5的上端通过螺栓与第二滑块连接。通过第一滑块和第二滑块的滑动能够使摆动架5远离或靠近边坡承载板2与支撑架1进行铰接的一端。例如，边坡承载板2的一端与支撑架1的左端进行铰接，则第一滑块和第二滑块均是能够沿左右方向滑动的。松开螺栓时，摆动架5的上下两端分别能够相对于对应的滑块进行转动，从而使两个滑块均能顺利滑动，摆动架5越靠近边坡承载板2与支撑架1进行铰接的一端且摆动架5向上摆起的角度越大，则整个边坡承载板2的角度和高度便越大。可以是在边坡承载板2的相对的两侧各设置一个第二滑槽3，每个第二滑槽3上设置有一个第二滑块，并在支撑架1上对应设置两个第一滑槽4，每个第一滑槽4上设置有一个第一滑块，摆动架5的上端的两侧各与一个第二滑块通过螺栓连接，且摆动架5的下端的两侧各与一个第一滑块通过螺栓连接。还可以在第一滑槽4和第二滑槽3上分别设置有与第一滑块和第二滑块对应的刻度，以方便调节。另外，摆动架5还可通过液压缸来控制上下摆动。

继续参考图1，转动台6通过一转轴7以能够转动的方式设置于支撑架1上，且转动台6由一转动机构驱动进行转动，通过转动台6的转动能够调换转动台6的上端面和下端面的位置。优选地，转动机构包括转动手轮8以及锁紧螺栓9，转动手轮8固定于转轴7的一端，从而使人工通过转动手轮8控制转动台6进行转动。转动台6转动到上端面或下端面位于下方时均能够通过若干个锁紧螺栓9与支撑架1进行连接，从而使转动台6稳定地保持在所需的位置。可以在转动台6的侧面上设置有若干个中心线与转轴7的轴线位于同一水平面上的螺孔，且支撑架1上对应于每个螺孔设置有一个过钉孔，若干个锁紧螺栓9各穿过一个过钉孔后与对应的螺孔进行啮合连接，便能把转动台6进行锁紧。另外，转动台6也可以通过电机来驱动其进行转动。

继续参考图1，灯管10为UVB5.0全光谱灯管，若干个灯管10设置于转动台6的上端面和下端面中的一个上，灯管10随着转动台6转动到下面时，能够用于对边坡进行加热，以模拟晴天日晒情况。参考图3，雨滴发生器11包括储水器14、降雨元件15、注水管以及水泵，储水器设置于转动台的上端面和下端面中的另一个上，降雨元件15为喷头或针管，储水器14设置有若干个降雨元件15，且每个降雨元件与储水器14的内腔相连通，注水管(图未视)与储水器14的内腔相连通，水泵(图未视)与注水管连接。水泵把水从注水管输送给储水器14，然后水从降雨元件15流出以形成雨滴，从而能够模拟雨天情况。优选地，每个灯管10设置有一个灯管开关，从而能够通过控制灯管10工作的数量来调节模拟晴天日晒加热的具体情况。而雨滴发生器11除了通过控制水泵的功率来调节模拟雨天降雨的具体情况之外，本发明还优选地，所有的降雨元件15呈矩阵状地分布于储水器14上，且每排降雨元件15设置于同一个导水管(图未视)上，每个导水管的一端与储水器14的内腔相连通，且每个导水管与储水器14的内腔相连通的一端设置有一阀门。从而还能够通过阀门来控制导水管与储水器14的内腔相通的数量来调节雨滴发生器模拟雨天降雨的具体情况。另外，还可在注水管上设置电子流量计来记录流量。

继续参考图1，进一步地，支撑架1的上端以能够升降的方式设置有一个升降架12，升降架12由一升降机构驱动进行升降，转动台6通过转轴7以能够转动的方式设置于升降架12上。优选地，升降机构为液压缸13。可以在支撑架1的上端的四个角处各设置一个液压缸13，然后把升降架12托设于四个液压缸13上，以由液压缸13控制升降架12进行升降。通过升降架12能够调整转动台6的高度，从而也能够辅助控制光照的强弱和水滴的强弱，升降架12还可以通过升高转动台6来避免在转动台6转动时或边坡承载板2上下摆动时发生干涉，以进一步方便调节模拟晴天和雨天的情况。

本发明在试验过程中，首先，根据所要模拟的工况在边坡承载板2上进行填土，筑建模拟边坡类型。试验所设计边坡角度是通过利用三角函数之间的关系和调节边坡承载板2的角度来得实现，当边坡位置确定后，利用螺栓对摆动架5进行固定，以将模拟边坡的位置固定。然后，根据实际工程中的需要选择对边坡进行降雨还是日晒，同时根据边坡坡长调节降雨面积和暴晒的范围(降雨面积是通过阀门控制导流管通水的数量来调节；日晒范围是通过灯管开关控制灯管工作的数量来调节)。当降雨或日晒时间达到试验设计时，先通过升降架12把转动台6升高，以确保转动台6在旋转时不会与边坡承载板2上的试验边坡接触，再取下锁紧螺栓9，并通过转动手轮8将转动台6转动180°，待位置确定后重新用锁紧螺栓9进行固定，此时完成对边坡进行日晒或降雨模式的转换，当日晒或降雨时间达到设计时间时，再重复上述操作，从而达到对边坡进行干湿循环试验的目的。

本发明通过转动台6的转动来转换雨滴发生器11和灯管10的位置，以能够灵活地模拟晴雨的交替变化，以便于进行边坡受晴雨变化影响的试验，并能够灵活地模拟自然条件下的植被生长环境，其通过模拟在所设计生态防护方法下对边坡的防护效果，从而为实际工程的生态防护设计提供借鉴。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种边坡干湿循环模拟试验装置，其特征在于，包括：

支撑架；

边坡承载板，其设置于所述支撑架上；

转动台，其通过一转轴以能够转动的方式设置于所述支撑架上，且该转动台由一转动机构驱动进行转动；

灯管，若干个该灯管设置于所述转动台的上端面和下端面中的一个上；以及

雨滴发生器，其包括：

储水器，其设置于所述转动台的上端面和下端面中的另一个上；

降雨元件，其为喷头或针管，所述储水器设置有若干个该降雨元件，且每个该降雨元件与所述储水器的内腔相连通；

注水管，其与所述储水器的内腔相连通；以及

水泵，其与所述注水管连接。

2.根据权利要求1所述的边坡干湿循环模拟试验装置，其特征在于，所述边坡承载板的一端以能够上下摆动的方式铰接于所述支撑架上，且该边坡承载板由一摆动机构驱动进行上下摆动。

3.根据权利要求2所述的边坡干湿循环模拟试验装置，其特征在于，所述摆动机构包括：

第一滑块，其以能够滑动的方式设置于所述支撑架上；

第二滑块，其以能够滑动的方式设置于所述边坡承载板上；以及

摆动架，其下端通过螺栓与所述第一滑块连接，且该摆动架的上端通过螺栓与所述第二滑块连接；通过所述第一滑块和所述第二滑块的滑动能够使该摆动架远离或靠近所述边坡承载板与所述支撑架进行铰接的一端。

4.根据权利要求1所述的边坡干湿循环模拟试验装置，其特征在于，所述转动机构包括：

转动手轮，其固定于所述转轴的一端；以及

锁紧螺栓，所述转动台转动到所述灯管或所述雨滴发生器位于下方时均能够通过若干个该锁紧螺栓与所述支撑架进行连接。

5.根据权利要求1所述的边坡干湿循环模拟试验装置，其特征在于，每个所述灯管设置有一个灯管开关。

6.根据权利要求5所述的边坡干湿循环模拟试验装置，其特征在于，所有的所述降雨元件呈矩阵状地分布于所述储水器上，且每排所述降雨元件设置于同一个导水管上，每个所述导水管的一端与所述储水器的内腔相连通，且每个所述导水管与所述储水器的内腔相连通的一端设置有一阀门。

7.根据权利要求1所述的边坡干湿循环模拟试验装置，其特征在于，所述支撑架的上端以能够升降的方式设置有一个升降架，所述升降架由一升降机构驱动进行升降，所述转动台通过所述转轴以能够转动的方式设置于该升降架上。

8.根据权利要求7所述的边坡干湿循环模拟试验装置，其特征在于，所述升降机构为液压缸。