CN111366709A - 一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置，包括实验箱，所述实验箱的内部设有垫板，所述垫板的上方设有实验板，所述实验板的顶部铰链连接有连接板，所述实验箱的顶部设有盖板，所述盖板的两侧底部通过伸缩杆与L型块连接，两个所述L型块之间设有通气管，所述通气管的两端固定连接有圆板，所述圆板与所述L型块活动连接，所述盖板的顶部固定连接有气泵，所述气泵与所述通气管之间通过气管连接，两个所述通气管之间设有多个通水管，所述通水管的底部固定连接有多个喷头，所述盖板的顶部固定连接有水泵，所述水泵通过水管与所述通水管连接。有益效果：能够改变降雨大小和风力方向，更全面的获取实验数据。

Description

一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体来说，涉及一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置。

背景技术

随着社会的不断发展，在发展的过程中对环境的破坏也日益增加，从而造成多种环境问题，水土流失便是其中一种，水土流失是在对水土资源和土地生产力的破坏和损失而产生，对生态环境造成巨大的破坏，特别是对边坡，使边坡稳定性降低，引起滑坡、塌方、泥石流等严重的地质灾害，造成严重的后果。

为了减少边坡的危险性，提高边坡的稳定性，采用多种方式进行护坡操作，植被生态护坡便是其中一种，通过植被固土进行护坡，不仅能够起到稳固边坡的作用，同时能够改善边坡的生态环境。

坡度是影响土壤侵蚀的主要原因之一，在一定范围和条件下，土壤侵蚀量与坡度是呈正比的，且不同的植物固土的效果也不一样，此外，边坡产生水土流失的其中一个自然条件之一便是降雨，产生的泥石流危害性极大，为了能够获取不同植物不同坡度的固土效果，因而需要进行护坡试验，根据中国专利号CN 101216479 B的一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验，解决了现有试验系统未能实现降雨强度的自动调节，不同边坡坡度条件下的稳定性分析以及有无植被条件下坡体受降雨冲刷(或侵蚀)对比分析的问题，但是自然条件下风力对边坡也具有影响，强风会影响到边坡植物的稳定性，从而影响到边坡植物的固土效果，因而在实验时也需考虑风力因素，此外，不同方向的风对植物的影响也不同，对植物造成的破坏也不相同，因此，在实验过程中需要考虑到不同方向不同强度的风对植物稳定性的影响。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置，包括实验箱，所述实验箱的内部固定连接有隔板一和隔板二，所述隔板一和所述隔板二的底部开有多个通水孔，所述隔板一和所述隔板二之间设有垫板，所述垫板位于所述实验箱的内部底端，所述垫板的顶部开有滑槽一，所述垫板的上方设有实验板，所述实验板的一侧底部活动连接有滑轮，所述滑轮位于所述滑槽一内，所述实验板的顶部铰链连接有连接板，所述隔板二靠近所述连接板的一侧中部开有滑槽二，所述滑槽二的内部设有滑杆，所述实验板与所述滑杆的底部固定连接，所述滑杆与所述隔板二之间设有固定机构一，所述滑槽一靠近所述滑轮处设有限位机构，所述实验箱的底部且位于所述垫板的两侧设置有排水口，所述实验箱的顶部设有盖板，所述盖板的两侧底部通过伸缩杆与L型块连接，两个所述L型块之间设有通气管，所述通气管的侧壁开有多个通气孔，所述通气管的两端固定连接有圆板，所述圆板通过活动轴与所述L型块活动连接，所述圆板与所述L型块之间连接有固定机构二，所述盖板的顶部固定连接有气泵，所述气泵的输出端与所述通气管之间通过气管连接，两个所述通气管之间设有多个通水管，所述通水管的顶部通过支撑杆与所述盖板底部固定连接，所述通水管的底部固定连接有多个喷头，所述盖板的顶部固定连接有水泵，所述水泵的输出端通过水管与所述通水管连接，所述水管上连接有压力调节阀。

进一步的，所述限位机构包括限位杆和滑块，所述滑槽一靠近所述滑轮处设有限位杆，所述限位杆的底部固定连接有滑块，所述滑块位于所述滑槽一内且与所述滑槽一相匹配，所述限位杆的顶部位于所述实验箱的外侧且与调节机构连接。

进一步的，所述调节机构包括螺杆、固定块和旋转块，所述限位杆位于所述实验箱外侧的一端螺纹连接有螺杆，所述螺杆的两端活动连接有固定块，所述固定块与所述实验箱固定连接，所述螺杆的一端贯穿所述固定块且与旋转块固定连接。

进一步的，所述盖板靠近所述限位杆处开有开口。

进一步的，所述固定机构一包括通孔、固定套、活动块、弹簧和凸块，所述隔板二远离所述实验板的一侧中部固定连接有固定套，所述固定套的内部通过弹簧与活动块连接，所述滑杆上开有多个通孔，所述活动块远离所述弹簧的一侧连接有凸块，所述凸块的端口贯穿所述隔板二且与位于所述通孔内。

进一步的，所述固定套的顶部开有活动孔，所述活动块的顶部固定连接有推杆，所述推杆的顶部贯穿所述活动孔且位于所述固定套的外侧。

进一步的，所述实验箱靠近所述隔板二的一侧内部且靠近所述推杆处通过阻尼转轴与限位块连接。

进一步的，所述固定机构二包括固定螺栓和固定孔，所述圆板上远离圆心的一侧均匀开有多个固定孔，所述L型块上螺纹连接有固定螺栓，所述固定螺栓的端口贯穿所述固定孔。

进一步的，所述排水口上连接有阀门。

进一步的，所述实验箱的底部四角连接有万向轮。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)、该装置能够在模拟降雨和刮风进行护坡实验的操作，在降雨因素和风力因素的配合下获取不同植物的固土效果，且能够改变降雨大小和风力方向，更精准的获取植物的固土效果实验数据，同时能够调整坡度，通过不同坡度不同条件的实验从而进行对比，获得更为精准的实验数据。

(2)、限位机构能够对滑轮8进行限位，从而对实验板7进行限位，使实验板7无法在实验箱1内轻易移动，从而达到保持实验板7坡度的目的。

(3)、通过调节机构能够对限位杆27进行移动的操作，从而达到改变实验板7坡度的目的，开口32的作用就是能够使盖板13不阻碍限位杆27的移动。

(4)、固定机构一起到固定连接板9的作用，通过固定连接板9达到进一步固定实验板7的目的，使实验板7的坡度更加稳定。

(5)、通过推杆39和活动孔38的配合，能够方便移动活动块35，从而能够达到移动活动块35使凸块37脱离通孔33的目的，限位块40起到限位推杆39的目的，当移动推杆39时弹簧36处于压缩状态时，通过限位块40的限位使弹簧36无法伸展，能够保持弹簧36被压缩的状态，从而达到凸块37一直位于固定套34内的目的。

(6)、固定机构二起到固定通气管16的目的，从而使通气管16无法轻易转动，能够保持当前状态。

(7)、阀门43起到封闭排水口12的作用，通过阀门43的开启关闭决定实验箱1是否排水，万向轮44方便对实验箱1进行移动的操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的俯视图；

图3是根据本发明实施例中固定机构一的结构示意图；

图4是根据本发明实施例中隔板二的结构示意图；

图5是根据本发明实施例中垫板的结构示意图；

图6是根据本发明实施例中限位杆的结构示意图；

图7是根据本发明实施例中开口的结构示意图；

图8是根据本发明实施例中伸缩杆与L型块的连接结构示意图；

图9是根据本发明实施例中L型块的结构示意图；

图10是根据本发明实施例中通气管的结构示意图。

附图标记：

1、实验箱；2、隔板一；3、隔板二；4、通水孔；5、垫板；6、滑槽一；7、实验板；8、滑轮；9、连接板；10、滑槽二；11、滑杆；12、排水口；13、盖板；14、伸缩杆；15、L型块；16、通气管；17、通气孔；18、圆板；19、压力调节阀；20、气泵；21、气管；22、通水管；23、支撑杆；24、喷头；25、水泵；26、水管；27、限位杆；28、滑块；29、螺杆；30、固定块；31、旋转块；32、开口；33、通孔；34、固定套；35、活动块；36、弹簧；37、凸块；38、活动孔；39、推杆；40、限位块；41、固定螺栓；42、固定孔；43、阀门；44、万向轮。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述：

实施例一：

请参阅图1-10，根据本发明实施例的一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置，包括实验箱1，所述实验箱1的底部四角连接有万向轮44，万向轮44方便对实验箱1进行移动的操作，且万向轮44采用的是可固定万向轮，所述实验箱1的内部固定连接有隔板一2和隔板二3，所述隔板一2和所述隔板二3的底部开有多个通水孔4，多个通水孔4方便水流穿过隔板一2和隔板二3，所述隔板一2和所述隔板二3之间设有垫板5，所述垫板5位于所述实验箱1的内部底端，垫板5的高度根据实际实验情况进行设计，避免垫板5过高水流无法排出或者垫板5过低水流积压的情况发生；

所述垫板5的顶部开有滑槽一6，所述垫板5的上方设有实验板7，实验植物位于实验板7上，所述实验板7的一侧底部活动连接有滑轮8，所述滑轮8位于所述滑槽一6内，所述实验板7的顶部铰链连接有连接板9，所述隔板二3靠近所述连接板9的一侧中部开有滑槽二10，所述滑槽二10的内部设有滑杆11，所述实验板7与所述滑杆11的底部固定连接，滑杆11起到对连接板限位的目的，且通过滑杆11也能够对连接板9进行移动的操作；

所述滑杆11与所述隔板二3之间设有固定机构一，所述滑槽一6靠近所述滑轮8处设有限位机构，所述实验箱1的底部且位于所述垫板5的两侧设置有排水口12，所述排水口12上连接有阀门43，阀门43起到封闭排水口12的作用，通过阀门43的开启关闭决定实验箱1是否排水，所述实验箱1的顶部设有盖板13，所述盖板13的两侧底部通过伸缩杆14与L型块15连接，伸缩杆14采用的是手动调节伸缩杆，或者也可以选择液压伸缩杆；

两个所述L型块15之间设有通气管16，所述通气管16的侧壁开有多个通气孔17，所述通气管16的两端固定连接有圆板18，所述圆板18通过活动轴与所述L型块15活动连接，所述圆板18与所述L型块15之间连接有固定机构二，所述盖板13的顶部固定连接有气泵20，所述气泵20的输出端与所述通气管16之间通过气管21连接，可以采用可调节压力的气泵20，来改变通气管21排出的气压大小；

两个所述通气管16之间设有多个通水管22，所述通水管22的顶部通过支撑杆23与所述盖板13底部固定连接，所述通水管22的底部固定连接有多个喷头24，所述盖板13的顶部固定连接有水泵25，所述水泵25的输出端通过水管26与所述通水管22连接，所述水管26上连接有压力调节阀19，需要说明的是，压力调节阀19采用的是带气表的，方便观察水管26内的压力情况。

通过本发明的上述方案，能够在模拟降雨和刮风进行护坡实验的操作，在降雨因素和风力因素的配合下获取不同植物的固土效果，且能够改变降雨大小和风力方向，更精准的获取植物的固土效果实验数据，同时能够调整坡度，通过不同坡度不同条件的实验从而进行对比，获得更为精准的实验数据。

实施例二：

请参阅图1-2和图5-7，所述限位机构包括限位杆27和滑块28，所述滑槽一6靠近所述滑轮8处设有限位杆27，所述限位杆27的底部固定连接有滑块28，所述滑块28位于所述滑槽一6内且与所述滑槽一6相匹配，滑块28能够对限位杆进行限位，所述限位杆27的顶部位于所述实验箱1的外侧且与调节机构连接，所述调节机构包括螺杆29、固定块30和旋转块31，所述限位杆27位于所述实验箱1外侧的一端螺纹连接有螺杆29，限位杆27上开有能够与螺杆29螺纹连接的螺孔，所述螺杆29的两端活动连接有固定块30，螺杆29通过轴承与固定块30活动连接，所述固定块30与所述实验箱1固定连接，所述螺杆29的一端贯穿所述固定块30且与旋转块31固定连接所述盖板13靠近所述限位杆27处开有开口32，开口32的作用就是能够使盖板13不阻碍限位杆27的移动。

通过本发明的上述方案，限位机构能够对滑轮8进行限位，从而对实验板7进行限位，使实验板7无法在实验箱1内轻易移动，从而达到保持实验板7坡度的目的，通过调节机构能够对限位杆27进行移动的操作，从而达到改变实验板7坡度的目的，限位机构与调节机构的配合，达到调整实验板7坡度并固定的目的

实施例三：

请参阅图1-3，所述固定机构一包括通孔33、固定套34、活动块35、弹簧36和凸块37，所述隔板二3远离所述实验板7的一侧中部固定连接有固定套34，所述固定套34的内部通过弹簧36与活动块35连接，所述滑杆11上开有多个通孔33，所述活动块35远离所述弹簧36的一侧连接有凸块37，所述凸块37的端口贯穿所述隔板二3且与位于所述通孔33内，所述固定套34的顶部开有活动孔38，所述活动块35的顶部固定连接有推杆39，所述推杆39的顶部贯穿所述活动孔38且位于所述固定套34的外侧，所述实验箱1靠近所述隔板二3的一侧内部且靠近所述推杆39处通过阻尼转轴与限位块40连接，阻尼转轴能够保持限位块40当前角度，令限位块40不会轻易转动。

通过本发明的上述方案，固定机构一起到固定连接板9的作用，通过固定连接板9达到进一步固定实验板7的目的，使实验板7的坡度更加稳定，通过推杆39和活动孔38的配合，能够方便移动活动块35，从而能够达到移动活动块35使凸块37脱离通孔33的目的，限位块40起到限位推杆39的目的，当移动推杆39时弹簧36处于压缩状态时，通过限位块40的限位使弹簧36无法伸展，能够保持弹簧36被压缩的状态，从而达到凸块37一直位于固定套34内的目的，也可以采用人工固定推杆39的目的，使弹簧处于被压缩状态。

实施例四：

请参阅图8-10，所述固定机构二包括固定螺栓41和固定孔42，所述圆板18上远离圆心的一侧均匀开有多个固定孔42，所述L型块15上螺纹连接有固定螺栓41，需要说明的是，L型块15上开有能够与固定螺栓41螺纹连接的螺孔，所述固定螺栓41的端口贯穿所述固定孔42。

通过本发明的上述方案，固定机构二起到固定通气管16的目的，从而使通气管16无法轻易转动，能够保持当前状态。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

在实际应用时，在实验板7上种植实验植物，先转动旋转块31使限位杆27移动，滑块28与滑槽一6的配合使限位杆27只移动不旋转，通过限位杆27的移动调整实验板7的坡度，实验箱1采用的是透明材质，可以通过角度测量尺进行测量使实验板7的坡度与实验所需坡度一致后，停止移动限位杆27，实验板7的移动会改变连接板9的高度，滑杆11随连接板9一起上下移动，随后转动限位块40，使限位块40不对推杆39进行限位，弹簧36能够伸展推动活动块35，使凸块37的端口进入到滑杆11上的通孔33内，对连接板9固定；

调整好实验板7的坡度后，对盖板13上的通气管16的角度进行调整，需要说明的是，盖板13上的两个气泵20在实验的时候只启动一个，根据实验所需的是迎面风还是背面风来取决于启动两个中某一个气泵20，当调整好通气管16的角度后，使通气孔17与实验板7处于实验所需的角度后，转动固定螺栓41，使固定螺栓41的端口位于固定孔42内，对通气管16进行固定，随后将盖板13盖在实验箱1上，将水泵25的输入端与外界供水管连接，在水泵25启动后，通过压力调节阀19来调整水压，使降雨力度达到实验所需，可以将阀门43打开，喷头24喷出的水洒在实验箱1内，通过隔板一2和隔板二3上的通水孔4，能够从排水口12排出，观察实验板7，对实验情况进行观察，该次实验完成后，改变降雨压力以及通气管的方向角度，重新调整好植物状态后，继续实验，多次试验完成后通过实验数据进行对比，获取植物的固土效果；

该装置能够在模拟降雨和刮风进行护坡实验的操作，在降雨因素和风力因素的配合下获取不同植物的固土效果，且能够改变降雨大小和风力方向，更精准的获取植物的固土效果实验数据，同时能够调整坡度，通过不同坡度不同条件的实验从而进行对比，获得更为精准的实验数据。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置，其特征在于，包括实验箱(1)，所述实验箱(1)的内部固定连接有隔板一(2)和隔板二(3)。

2.根据权利要求2所述的一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置，其特征在于，所述隔板一(2)和所述隔板二(3)的底部开有多个通水孔(4)，所述隔板一(2)和所述隔板二(3)之间设有垫板(5)，所述垫板(5)位于所述实验箱(1)的内部底端，所述垫板(5)的顶部开有滑槽一(6)，所述垫板(5)的上方设有实验板(7)，所述实验板(7)的一侧底部活动连接有滑轮(8)，所述滑轮(8)位于所述滑槽一(6)内，所述实验板(7)的顶部铰链连接有连接板(9)，所述隔板二(3)靠近所述连接板(9)的一侧中部开有滑槽二(10)，所述滑槽二(10)的内部设有滑杆(11)，所述实验板(7)与所述滑杆(11)的底部固定连接，所述滑杆(11)与所述隔板二(3)之间设有固定机构一，所述滑槽一(6)靠近所述滑轮(8)处设有限位机构，所述实验箱(1)的底部且位于所述垫板(5)的两侧设置有排水口(12)，所述实验箱(1)的顶部设有盖板(13)，所述盖板(13)的两侧底部通过伸缩杆(14)与L型块(15)连接，两个所述L型块(15)之间设有通气管(16)，所述通气管(16)的侧壁开有多个通气孔(17)，所述通气管(16)的两端固定连接有圆板(18)，所述圆板(18)通过活动轴与所述L型块(15)活动连接，所述圆板(18)与所述L型块(15)之间连接有固定机构二，所述盖板(13)的顶部固定连接有气泵(20)，所述气泵(20)的输出端与所述通气管(16)之间通过气管(21)连接，两个所述通气管(16)之间设有多个通水管(22)，所述通水管(22)的顶部通过支撑杆(23)与所述盖板(13)底部固定连接，所述通水管(22)的底部固定连接有多个喷头(24)，所述盖板(13)的顶部固定连接有水泵(25)，所述水泵(25)的输出端通过水管(26)与所述通水管(22)连接，所述水管(26)上连接有压力调节阀(19)；所述限位机构包括限位杆(27)和滑块(28)，所述滑槽一(6)靠近所述滑轮(8)处设有限位杆(27)，所述限位杆(27)的底部固定连接有滑块(28)，所述滑块(28)位于所述滑槽一(6)内且与所述滑槽一(6)相匹配，所述限位杆(27)的顶部位于所述实验箱(1)的外侧且与调节机构连接；所述调节机构包括螺杆(29)、固定块(30)和旋转块(31)，所述限位杆(27)位于所述实验箱(1)外侧的一端螺纹连接有螺杆(29)，所述螺杆(29)的两端活动连接有固定块(30)，所述固定块(30)与所述实验箱(1)固定连接，所述螺杆(29)的一端贯穿所述固定块(30)且与旋转块(31)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置，其特征在于，所述盖板(13)靠近所述限位杆(27)处开有开口(32)。

4.根据权利要求2所述的一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置，其特征在于，所述固定机构一包括通孔(33)、固定套(34)、活动块(35)、弹簧(36)和凸块(37)，所述隔板二(3)远离所述实验板(7)的一侧中部固定连接有固定套(34)，所述固定套(34)的内部通过弹簧(36)与活动块(35)连接，所述滑杆(11)上开有多个通孔(33)，所述活动块(35)远离所述弹簧(36)的一侧连接有凸块(37)，所述凸块(37)的端口贯穿所述隔板二(3)且与位于所述通孔(33)内。

5.根据权利要求4所述的一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置，其特征在于，所述固定套(34)的顶部开有活动孔(38)，所述活动块(35)的顶部固定连接有推杆(39)，所述推杆(39)的顶部贯穿所述活动孔(38)且位于所述固定套(34)的外侧。

6.根据权利要求5所述的一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置，其特征在于，所述实验箱(1)靠近所述隔板二(3)的一侧内部且靠近所述推杆(39)处通过阻尼转轴与限位块(40)连接。

7.根据权利要求2所述的一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置，其特征在于，所述固定机构二包括固定螺栓(41)和固定孔(42)，所述圆板(18)上远离圆心的一侧均匀开有多个固定孔(42)，所述L型块(15)上螺纹连接有固定螺栓(41)，所述固定螺栓(41)的端口贯穿所述固定孔(42)。

8.根据权利要求2所述的一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置，其特征在于，所述排水口(12)上连接有阀门(43)。

9.根据权利要求2所述的一种模拟降雨条件下生态岩土力学护坡试验装置，其特征在于，所述实验箱(1)的底部四角连接有万向轮(44)。

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