CN110824143A - 一种生物加固检验组合试验装置及其试验方法 - Google Patents

一种生物加固检验组合试验装置及其试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物加固检验组合试验装置及其试验方法,其将箱体平置于多根水平置于水平支撑面的滚轴上,并可在第一直线往复运动执行元件的驱动下相对多根所述滚轴水平运动以摸拟地震作用;在箱体的容纳室内设置造波机构对容纳室内的水造波以模拟波浪冲刷主试验边坡;设置风机对试验边坡输送气流以模拟风对试验边坡的风蚀作用;设置喷淋装置对试验边坡洒水以模拟雨水冲刷。可根据试验需要,启动第一直线往复运动执行元件、造波机构、风机以及喷淋装置中的至少一种,以模拟单一工况或者多工况耦合作用对生物加固前后的试验边坡的影响,从而能更全面且深入地检验生物加固边坡的加固效果。

Description

一种生物加固检验组合试验装置及其试验方法
技术领域
本发明涉及边坡稳定性试验技术领域,特别涉及边坡的生物加固检验组合试验装置及其试验方法。
背景技术
随着生物加固技术不断发展和推广,将生物加固技术应用于边坡加固也逐渐被提上日程。模型试验作为一种贴近和模拟真实情况的研究手段,在检验生物加固对边坡的加固效果方面具有不可替代性。现有的模型试验设备一般仅能模拟地震、降雨、波浪、渗透等单一作用或两种作用耦合对边坡的影响或者仅仅是研究不同坡角下的边坡稳定性,对于生物加固边坡的效果检验较为有限。不仅如此,地震作用的施加一般来说需要使用大型的振动台,在时间和试验灵活度上有所欠缺。另外,生物加固方法与常见的边坡稳定性模型试验有所区别,应针对生物加固的特点,对边坡模型箱进行调整。因此,需要研发可以将多种作用耦合起来的模型试验设备,全面且深入地检验生物加固边坡的加固效果。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种生物加固检验组合试验装置,旨在全面且深入地检验生物加固边坡的加固效果。
为实现上述目的,本发明提出一种生物加固检验组合试验装置,包括:
多根滚轴,多根所述滚轴平置于水平支撑面上,且平行间隔分布;
箱体,所述箱体平置于多根所述滚轴上,箱体内部中空形成可盛装水的容纳室;
试验边坡,所述试验边坡角度可调地装于容纳室内,且从箱体的底壁向上倾斜延伸并部分伸出水面;
第一直线往复运动执行元件,所述第一直线往复运动执行元件水平装于垂向支撑上,用于驱使箱体相对多根所述滚轴水平运动以摸拟地震作用;
造波机构,所述造波机构设于容纳室内,用于对容纳室内的水造波,以模拟波浪冲刷试验边坡;
风机,所述风机用于对试验边坡输送气流,以模拟对试验边坡的风蚀作用;以及
喷淋装置,所述喷淋装置用于对试验边坡洒水,以模拟雨水冲刷。
为实现上述目的,本发明还提出一种生物加固检验组合试验方法,包括步骤:
S1、生化加固试验边坡;
S2、将试验边坡调整至试验所需角度;
S3、选择启动线往复运动执行元件、造波机构、风机以及喷淋装置中的至少一种,以模拟单一工况或者多工况耦合对生物加固后的试验边坡的作用;
S4、收集从试验边坡中流失并沉淀于箱体底部的流失土体。
本发明技术方案将箱体平置于多根水平置于水平支撑面的滚轴上,并可在第一直线往复运动执行元件的驱动下相对多根所述滚轴水平运动以摸拟地震作用;在箱体的容纳室内设置造波机构对容纳室内的水造波以模拟波浪冲刷主试验边坡;设置风机对试验边坡输送气流以模拟风对试验边坡的风蚀作用;设置喷淋装置对试验边坡洒水以模拟雨水冲刷。试验过程中(一般最好对试验边坡加固前和加固后分别进行试验),先将试验边坡调整至所需角度;接着可根据试验需要,启动第一直线往复运动执行元件、造波机构、风机以及喷淋装置中的至少一种,以模拟单一工况或者多工况耦合作用对生物加固前后的试验边坡的影响。试验后,将上述单一工况或者多工况耦合作用后,从试验边坡流失并沉淀于箱体底部的流失土体收集,并通过流失土体分析检验生物加固后,在地震、波浪、风以及降雨中单一或者多种工况耦合作用下的加固效果,从而能更全面且深入地检验生物加固边坡的加固效果。
附图说明
图1为本发明的正视图(剖视状态);
图2为本发明俯视图(剖视状态);
图3为本发明的立体图;
图4为试验边坡的局部结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明,若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向,逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种生物加固检验组合试验装置。
本发明实施例中,如图1至4所示,该生物加固检验组合试验装置,包括多根滚轴2、箱体1、试验边坡4、第一直线往复运动执行元件3、造波机构5、风机6和喷淋装置7。
其中,多根所述滚轴2平置于水平支撑面100上,且平行间隔分布;所述箱体1平置于多根所述滚轴2上,并可相对多根滚轴2水平运动,多根滚轴2则可在箱体1水平运动的同时沿水平支撑面100水平滚动,箱体1内部中空形成可盛装水300的容纳室11;所述试验边坡4角度可调地装于容纳室11内,且从箱体1的底壁向上倾斜延伸并部分伸出水面;所述第一直线往复运动执行元件3水平装于垂向支撑200上,用于驱使箱体1相对多根所述滚轴2水平运动以摸拟地震作用;所述造波机构5设于容纳室11内,用于对容纳室11内的水造波,以模拟波浪冲刷试验边坡4;风机6用于对试验边坡4输送气流,以模拟对试验边坡4的风蚀作用。具体地,风机6装于箱体1内壁位于试验边坡4斜上方的位置;喷淋装置7用于对试验边坡4洒水,以模拟雨水冲刷。试验过程中(一般最好对试验边坡4加固前和加固后分别进行试验),先将试验边坡4调整至所需角度;接着可根据试验需要,启动第一直线往复运动执行元件3、造波机构5、风机6以及喷淋装置7中的至少一种,以模拟单一工况或者多工况耦合作用对生物加固前后的试验边坡4的影响。试验后,将上述单一工况或者多工况耦合作用后,从试验边坡4流失并沉淀于箱体1底部的流失土体收集,并通过流失土体分析检验生物加固后,在地震、波浪、风以及降雨中单一或者多种工况耦合作用下的加固效果,从而能更全面且深入地检验生物加固边坡的加固效果。
在本发明实施例中,还包括外箱10,所述外箱10限定有顶部敞开的腔室101,滚轴2和箱体1位于腔室11内,外箱10的底壁形成所述水平支撑面100,外箱10的一侧壁形成所述垂向支撑200。进一步地,箱体1顶部也敞开,所述外箱10顶部装有将外箱10敞开的顶部遮盖的顶棚8,以在试验过程中避免外界气流或者其他物质经外箱10顶部进入箱体1而影响试验精度,顶棚8优选可拆卸安装于外箱10顶部,便于试验装置试验前后的拆装。具体地,所述喷淋装置7为至少一个装于顶棚8位于试验坡体41上方的喷淋头,喷淋头通过水管与水源(如自来水的水龙头或者其他供水设备)连接,喷淋头为多个时,优先均匀分布,以保证试验边坡4均匀承受模拟的雨水冲刷。同时,还可通过调节喷淋头的水流大小和方向以模拟降雨对试验边坡4的冲刷。
可以理解地,外箱10的腔室101大小应保证模拟地震时不阻碍箱体1的水平运动。
具体地,所述第一直线往复运动执行元件3为气缸、千斤顶、电动伸缩杆或者伸缩电机等,第一直线往复运动执行元件3的主体与外箱10的所述侧壁相连,驱动端与箱体1的外壁相连,第一直线往复运动执行元件3的驱动端伸缩时,可驱动箱体1相对多根所述滚轴2水平运动以摸拟地震作用,第一直线往复运动执行元件3的数量可以为一个或者多个,为多个时,驱动更为稳定。
所述第一直线往复运动执行元件3、造波机构5、风机6以及喷淋装置7可单独设置开关控制,也可以统一由控制系统(未图示)控制,由控制系统统一控制时,在容纳室11内设置与控制系统电连接的风速仪(未图示),以检测吹向试验边坡4的气流的流速,从而可在试验过程中,使控制系统可根据风速仪检测到的气流速度并结合试验需求调整风机6的气流输送速度和强度。风机6的数量为一台或者多台,为多台时,可使气流分布更为均匀。当然,也可以手动调节风机6的气流输送速度和强度。
进一步地,所述箱体1底壁对应试验边坡4下端的位置成型有收集槽12,以承接试验边坡4流失并沉淀的流失土体,从而在试验过程中便于收集流失土体,以提高试验效率和试验精度。
在本发明实施例中,所述试验边坡4包括倾斜设置的坡体面板42、以及铺设固定于坡体面板正面(即倾斜朝向上的面)的试验坡体41,坡体面板42由可调的斜撑43支撑,试验坡体41的构成以及制作过程为现有技术,这里不再进行赘述。
具体地,箱体1底壁对应斜撑43的位置设有第一导轨13,斜撑43的上端与坡体面板42的铰接,下端可调地固紧于第一导轨13,通过调节斜撑43下端在第一导轨13的位置调节斜撑43的角度,从而调节坡体面板42和试验坡面的角度。更具体地,所述第一导轨13开设有滑槽,斜撑43的下端通过螺栓(未图示)可拆卸固紧于滑槽,拧松螺栓后,即可调节斜撑43与滑槽的相对位置,从而调整坡体面板42和试验坡面的角度。
进一步地,所述坡体面板42的正面开设有贯穿其的渗透孔421,箱体1底壁位于坡体面板42下方的位置设有收集箱9,所述渗透孔421的下端口通过管路与收集箱9连通,以收集生物加固废液以及使水流对试验边坡4的产生模拟的渗流力。
在本发明实施例中,所述造波机构5包括位于容纳室11内并插入水中的推板51、以及装于箱体1内侧壁用于驱动推板51水平往复运动的第二直线往复运动执行元件52,第二直线往复运动执行元件52驱使推板51推水并产生波浪冲刷试验边坡4。进一步地,还包括设于容纳室11内的用于检测浪高值的浪高仪(未图示),该浪高仪与控制系统电连接,控制系统根据浪高仪检测到的浪高值并结合试验需求,通过控制造波机构5(如控制造波机构5的推水速度)调整波浪频率和波长,满足不同的试验需求。
第二直线往复运动执行元件52同样可以为气缸、千斤顶、电动伸缩杆或者伸缩电机等,第二直线往复运动执行元件52的主体与箱体1的所述内侧壁相连,驱动端与推板51相连,第二直线往复运动执行元件52的驱动端伸缩时,可驱动推板51推水造波。
进一步地,所述箱体1内侧壁位于推板51上方的位置还装在推板51的运动方向延伸的第二导轨53,所述推板51的上端滑动装于第二导轨53,在对第二直线往复运动执行元件52驱使推板51造波时,对推板51的运动进行导向并提高连接强度。
进一步地,为了研究各种工况下的生物加固边坡的稳定性,探究生物加固效果,以及准确地调整坡体面板42的角度,箱体1的前壁和/或后壁采设有相应的角度刻度和尺寸网格400。
本发明还提出一种生物加固检验组合试验方法。
如图1至图4所示,该生物加固检验组合试验方法,包括步骤:
S1、生化加固试验边坡4。
具体地,试验边坡4的生化加固为现有技术,这里不对其具体加固方式进行赘述。
S2、将试验边坡4调整至试验所需角度。
具体地,试验边坡4的角度调节可通过调整斜撑43的下端在第一导轨13的位置来实现。
S3、选择启动线往复运动执行元件、造波机构5、风机6以及喷淋装置7中的至少一种,以模拟单一工况或者多工况耦合对生物加固后的试验边坡4的作用。
进一步地,在步骤S3中,还包括在容纳室11内设置与控制系统电连接的风速仪,并由控制系统可根据风速仪(未图示)检测到的气流速度并结合试验需求调整风机6的气流输送速度和强度的过程。
进一步地,在步骤S3中,还包括在容纳室11内设置用于检测浪高值的浪高仪(未图示),并由控制系统根据浪高仪检测到的浪高值并结合试验需求,通过控制造波机构5(如控制造波机构5的推水速度)调整波浪频率和波长,以满足不同的试验需求的过程。
S4、收集从试验边坡4中流失并沉淀于箱体1底部的流失土体,并通过流失土体分析检验生物加固后,在地震、波浪、风以及降雨中单一或者多种工况耦合作用下的加固效果,从而能更全面且深入地检验生物加固边坡的加固效果。
具体地,可通过设于所述箱体1底壁对应试验边坡4下端的位置的收集槽12承接并收集试验边坡4流失并沉淀的流失土体,从而在试验过程中便于收集流失土体,以提高试验效率和试验精度。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种生物加固检验组合试验装置,其特征在于,包括:
多根滚轴,多根所述滚轴平置于水平支撑面上,且平行间隔分布;
箱体,所述箱体平置于多根所述滚轴上,箱体内部中空形成可盛装水的容纳室;
试验边坡,所述试验边坡角度可调地装于容纳室内,且从箱体的底壁向上倾斜延伸并部分伸出水面;
第一直线往复运动执行元件,所述第一直线往复运动执行元件水平装于垂向支撑上,用于驱使箱体相对多根所述滚轴水平运动以摸拟地震作用;
造波机构,所述造波机构设于容纳室内,用于对容纳室内的水造波,以模拟波浪冲刷试验边坡;
风机,所述风机用于对试验边坡输送气流,以模拟对试验边坡的风蚀作用;以及
喷淋装置,所述喷淋装置用于对试验边坡洒水,以模拟雨水冲刷。
2.如权利要求1所述的生物加固检验组合试验装置,其特征在于:还包括外箱,所述外箱限定有顶部敞开的腔室,滚轴和箱体位于腔室内,外箱的底壁形成所述水平支撑面,外箱的一侧壁形成所述垂向支撑,第一直线往复运动执行元件为气缸、千斤顶、电动伸缩杆或者伸缩电机等,第一直线往复运动执行元件的主体与外箱的所述侧壁相连,驱动端与箱体的外壁相连。
3.如权利要求1所述的生物加固检验组合试验装置,其特征在于:箱体顶部敞开,所述外箱顶部装有将外箱敞开的顶部遮盖的顶棚,喷淋装置为至少一个装于顶棚位于试验坡体上方的喷淋头,喷淋头通过水管与水源连接。
4.如权利要求1所述的生物加固检验组合试验装置,其特征在于:箱体底壁对应试验边坡下端的位置成型有收集槽。
5.如权利要求1所述的生物加固检验组合试验装置,其特征在于:试验边坡包括倾斜设置的坡体面板、以及铺设固定于坡体面板正面的试验坡体,箱体底壁对应斜撑的位置设有第一导轨,有斜撑的上端与坡体面板的铰接,下端可调地固紧于第一导轨。
6.如权利要求5所述的生物加固检验组合试验装置,其特征在于:坡体面板的正面开设有贯穿其的渗透孔,箱体底壁位于坡体面板下方的位置设有收集箱,所述渗透孔的下端口通过管路与收集箱连通。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的生物加固检验组合试验装置,其特征在于:所述造波机构包括位于容纳室内并插入水中的推板、以及装于箱体内侧壁用于驱动推板水平往复运动的第二直线往复运动执行元件,第二直线往复运动执行元件驱使推板推水并产生波浪冲刷试验边坡。
8.一种如权利要求1至7中任意一项所述生物加固检验组合试验装置的试验方法,其特征在于,包括步骤:
S1、生化加固试验边坡;
S2、将试验边坡调整至试验所需角度;
S3、选择启动线往复运动执行元件、造波机构、风机以及喷淋装置中的至少一种,以模拟单一工况或者多工况耦合对生物加固后的试验边坡的作用;
S4、收集从试验边坡中流失并沉淀于箱体底部的流失土体。
9.如权利要求8所述的生物加固检验组合试验装置的试验方法,其特征在于:在步骤S3中,还包括在容纳室内设置与控制系统电连接的风速仪,并由控制系统可根据风速仪检测到的气流速度并结合试验需求调整风机的气流输送速度和强度的过程。
10.如权利要求8所述的生物加固检验组合试验装置的试验方法,其特征在于:在步骤S3中,还包括在容纳室内设置用于检测浪高值的浪高仪,并由控制系统根据浪高仪检测到的浪高值并结合试验需求,通过控制造波机构调整波浪频率和波长的过程。
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