CN111650359B - 一种可调节临时苫盖和拦挡措施的室内土壤侵蚀试验槽装置及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
一种可调节临时苫盖和拦挡措施的室内土壤侵蚀试验槽装置及试验方法，包括试验槽主体、顶推装置、苫盖调节装置、轻质拦挡板、底座及苫盖材料；试验方法包括选用质地不同的土壤、根据液压装置调节不同试验槽坡度、根据苫盖卷轴选择不同苫盖材料、根据传动装置调节不同苫盖覆盖率、根据活动的轻质拦挡板可进行裸土、独立临时苫盖、独立拦挡、拦挡及不同苫盖覆盖率配置模式条件下的土壤侵蚀试验；能够精准铺设不同覆盖度的苫盖措施；传动装置中的苫盖卷轴根据试验需要可拆卸并更换苫盖材料；实现不同临时水土保持措施配置模式下的室内人工模拟降雨土壤侵蚀试验；可得到不同坡度、不同土壤、不同水土保持临时措施下的土壤侵蚀特征。
Description
技术领域
本专利涉及一种土壤侵蚀试验槽装置，属于涉及农业工程及水土保持领域，具体说是一种可调节临时苫盖和拦挡措施的室内土壤侵蚀试验槽装置及其试验方法。
背景技术
在生产建设项目施工期，短时强降雨条件下填挖方边坡水土流失问题日益严峻。根据生产建设项目水土保持技术标准，施工单位在坡面铺设苫盖网、修建临时排水沟、在坡脚布设土袋拦挡及沉砂池等水土保持临时措施，用以削减坡面水土流失。为了在节约施工成本的同时又能保证水土保持效果，合理布设水土保持临时措施以及优化水土保持措施配置模式已成为国内外学者研究的新课题。由于施工现场土壤扰动的复杂性，研究室外临时水土保持措施优化配置模式难以实施，而室内试验已成为主要研究手段。目前，室内模拟试验大多聚焦于不同类型土壤的水土流失机理研究，针对生产建设项目填挖方边坡临时水土保持措施优化配置的室内试验研究尚属空白。因此，设计一种可调节临时苫盖和拦挡措施的室内土壤侵蚀试验槽，用来研究不同坡度及雨强下的水土保持临时措施配置模式，为生产建设项目施工期填挖方边坡水土保持临时措施布设提供可靠合理的配置模式，具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为生产建设项目施工期填挖方边坡提供合理可靠的水土保持临时措施配置模式，克服上述室内试验的不足。该装置可以满足基于室内人工模拟降雨的不同坡度条件、不同苫盖覆盖率以及拦挡等水土保持临时措施的土壤侵蚀试验研究，弥补室内人工降雨土壤侵蚀试验的缺失。
本发明采用的技术方案是：一种可调节临时苫盖和拦挡措施的室内土壤侵蚀试验槽装置，包括试验槽主体、顶推装置、苫盖调节装置、轻质拦挡板、底座及苫盖材料；
所述试验槽主体，包括顶面开敞的槽体、位于槽体下侧面顶端的出水口及位于槽体左右外侧面顶端的尺度标记装置；槽体架设在底座上，其底面一端与底座相铰接，另一端与顶推装置的顶推杆相铰接；
所述苫盖调节装置包括架设于槽体下侧面顶端及上侧面顶端的苫盖卷轴，每个苫盖卷轴的两端各固定设有一个齿轮及圆形摇把，上下两端的齿轮之间通过链条连接，两侧的链条之间架固定设有苫盖牵引杆，旋转圆形摇把可带动齿轮及苫盖卷轴旋转，进而驱动链条上的苫盖牵引杆移动；
所述轻质拦挡板安装在槽体出水口两侧预留的插入槽内；轻质拦挡板的上沿高度小于出水口的上沿高度；
所述苫盖材料的一端卷放于苫盖卷轴上，另一端固定在苫盖牵引杆上。
进一步的，所述圆形摇把与苫盖卷轴通过可拆卸的双通螺母连接。
进一步的，所述苫盖牵引杆两端的下端面上设有钢签，钢签插入两侧的链条缝隙内，从而将苫盖牵引杆固定在链条上。
进一步的，所述尺度标记装置为钢尺。
进一步的，所述顶推装置包括电动机、液压油表和个液压千斤顶，液压千斤顶顶部与槽体底部铰连接。
进一步的，所述底座的下端设有滚轮。
进一步的，所述出水口的形状呈中空的三角形。
进一步的，所述苫盖材料采用密目网或钢丝网或土工布。
本发明的有益效果和特点是：(1)槽体可由液压装置电动升降坡度，同时根据试验方案设计需要，基于传动装置可通过摇动圆形摇把铺设苫盖措施，根据槽体侧面的钢尺刻度，能够精准铺设不同覆盖度的苫盖措施；传动装置中的苫盖卷轴根据试验需要可拆卸并更换苫盖材料，如密目网、钢丝网、土工布等材料；槽体底部留有插入槽，可安装轻质拦挡板，实现不同临时水土保持措施配置模式下的室内人工模拟降雨土壤侵蚀试验。(2通过该装置的降雨试验，可得到不同坡度、不同土壤、不同水土保持临时措施下的土壤侵蚀特征，可获得单位时间内坡面径流量、坡面流速、单位时间内坡面产沙含量、总径流量及总泥沙含量等试验数据。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的土壤侵蚀试验槽及临时水土保持措施装置整体图；
图2是本发明较佳实施例的槽体局部示意图；
图3是本发明较佳实施例的液压装置示意图
图4是本发明较佳实施例的传动装置局部示意图；
图5是本发明较佳实施例的苫盖卷轴局部示意图；
图6是本发明较佳实施例的轻质拦挡板安装效果图；
图7是本发明较佳实施例的槽体填土前后示意图；
图8是本发明较佳实施例的苫盖卷轴安装示意图；
图9是本发明较佳实施例的苫盖卷轴开始端轻质连杆钢签与链条连接图；
图10是本发明较佳实施例的质拦挡板安装前后示意图；
图11是本发明较佳实施例的盖措施铺设完成效果图；
图12是本发明较佳实施例的雨试验前试验槽效果图。
其中：1、试验槽主体(1-1-槽体；1-2-出水口；1-3-尺度标记装置；1-4-插入槽)；2、顶推装置(2-1-电动机；2-2-液压油表；2-3-液压千斤顶)；3、苫盖调节装置(3-1-苫盖卷轴；3-2-齿轮；3-3-旋转圆形摇把；3-4-链条；3-5-苫盖牵引杆；3-6-钢签；3-7-双通螺母)；4、轻质拦挡板；5、底座；6、苫盖材料；7、试验土体。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。
实施例1：
请参考图1，一种可调节临时苫盖和拦挡措施的室内土壤侵蚀试验槽装置，包括试验槽主体1、顶推装置2、苫盖调节装置3、轻质拦挡板4、底座5及苫盖材料6(所述苫盖材料6采用密目网或钢丝网或土工布)；
请参考图2-3，所述试验槽主体1，包括顶面开敞的槽体1-1(槽体可采用钢质或塑料材料制作)、位于槽体下侧面顶端的出水口1-2及位于槽体左右外侧面顶端的尺度标记装置1-3；槽体1-1架设在底座5上，其底面一端与底座5相铰接，另一端与顶推装置2的顶推杆相铰接；
请参考图4-图5，所述苫盖调节装置3包括架设于槽体1-1下侧面顶端及上侧面顶端的苫盖卷轴3-1，每个苫盖卷轴3-1的两端各固定设有一个齿轮3-2及圆形摇把3-3，上下两端的齿轮3-2之间通过链条3-4连接，两侧的链条3-4之间架固定设有苫盖牵引杆3-5，旋转圆形摇把3-3可带动齿轮3-2及苫盖卷轴3-1旋转，进而驱动链条3-4上的苫盖牵引杆3-5移动；所述圆形摇把3-3与苫盖卷轴3-1通过可拆卸的双通螺母3-7连接。
所述苫盖牵引杆3-5两端的下端面上设有钢签3-6，钢签3-6插入两侧的链条3-4缝隙内，从而将苫盖牵引杆3-5固定在链条3-4上。
请参考图6，所述轻质拦挡板4安装在槽体1-1出水口1-2两侧预留的插入槽1-4内；轻质拦挡板4的上沿高度小于出水口1-2的上沿高度；
所述苫盖材料6的一端卷放于苫盖卷轴3-1上，另一端固定在苫盖牵引杆3-5上，通过摇动圆形摇把3-1驱动苫盖牵引杆3-5移动，从而牵引苫盖材料6在槽体1-1顶面铺设。
作为优选的实施例，所述尺度标记装置1-3为钢尺，通过观察钢尺1-3的刻度来控制铺设覆盖率。
具体的，所述顶推装置2包括电动机2-1、液压油表2-2和2个液压千斤顶2-3，液压千斤顶2-3顶部与槽体1底部铰连接。
实施例2：与实施例1不同在于，为了便于移动装置，所述底座5的下端设有滚轮5-1。
所述出水口1-2的形状呈中空的三角形，水流从长边流入，从端角汇总流出。
上述可调节临时苫盖和拦挡措施的室内土壤侵蚀试验槽装置的试验方法，包括如下步骤：
步骤1，如图7，将试验装置移动至降雨设备下方，将槽体1平放，以分层装样的方法将选用的质地不同的土壤填装至槽体1内，保证填装高度与槽体出水口1-2底部平齐；
步骤2，如图8-9，通过降雨设备，将填装好的试验土体7进行湿润至饱和；
步骤3，安装苫盖卷轴3-1，根据试验方案设计，选择不同苫盖材料6通过苫盖卷轴上提前卷好；通过双通螺丝3-7将苫盖卷轴安装至槽体出水口位置，并将苫盖卷轴3-1开始端的钢签插入至链条3-4缝隙内；
步骤4，如图10，安装轻质拦挡板4；根据试验方案设计，将轻质拦挡板4安装在槽体出水口处的预留插入槽1-4内；
步骤5，如图11，设置水土保持临时措施配置模式；通过转动圆形摇把3-3并观察槽体侧面的尺度标记装置刻度，将苫盖材料6铺设至指定覆盖率；通过安装轻质拦挡板4实现布设拦挡措施；根据试验方案设计，可进行裸土、独立临时苫盖、独立拦挡、拦挡及不同苫盖覆盖率配置模式条件下的土壤侵蚀试验；
步骤6，将布设好水土保持临时措施的试验槽装置用彩条布遮盖，将降雨设备打开，率定雨强；
步骤7，如图12，雨强率定后，撤掉彩条布，通过顶推装置2调整槽体1-1的不同坡度；
步骤8，提前准备好接取水样的500ml烧杯12-15个，并进行编号，准备秒表2个；
步骤9，开始室内人工模拟降雨试验，坡面产流开始后，用烧杯在槽体1-1出水口处接取水样，并用秒表记录接样时间，依次进行，直至产流达到稳定，获得单位时间内坡面径流量及总径流量；
步骤10，通过烘干烧杯中的水样，称取泥沙质量，计算单位时间内坡面产沙含量(或径流量)及总泥沙含量，分析不同水土保持措施配置模式下的水土保持效果。
试验方法包括选用质地不同的土壤、根据液压装置调节不同试验槽坡度、根据苫盖卷轴选择不同苫盖材料、根据传动装置调节不同苫盖覆盖率、根据活动的轻质拦挡板可进行裸土、独立临时苫盖、独立拦挡、拦挡及不同苫盖覆盖率配置模式条件下的土壤侵蚀试验。
通过该装置的降雨试验，可得到不同坡度、不同土壤、不同水土保持临时措施下的土壤侵蚀特征，可获得单位时间内坡面径流量、坡面流速、单位时间内坡面产沙含量、总径流量及总泥沙含量等试验数据。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的结构关系及原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (7)
1.一种可调节临时苫盖和拦挡措施的室内土壤侵蚀试验槽装置，其特征在于：包括试验槽主体（1）、顶推装置（2）、苫盖调节装置（3）、轻质拦挡板（4）、底座（5）及苫盖材料（6）；
所述试验槽主体（1），包括顶面开敞的槽体（1-1）、位于槽体下侧面顶端的出水口（1-2）及位于槽体左右外侧面顶端的尺度标记装置（1-3）；槽体（1-1）架设在底座（5）上，其底面一端与底座（5）相铰接，另一端与顶推装置（2）的顶推杆相铰接；
所述苫盖调节装置（3）包括架设于槽体（1-1）下侧面顶端及上侧面顶端的苫盖卷轴（3-1），每个苫盖卷轴（3-1）的两端各固定设有一个齿轮（3-2）及圆形摇把（3-3），上下两端的齿轮（3-2）之间通过链条（3-4）连接，两侧的链条（3-4）之间架固定设有苫盖牵引杆（3-5），旋转圆形摇把（3-3）可带动齿轮（3-2）及苫盖卷轴（3-1）旋转，进而驱动链条（3-4）上的苫盖牵引杆（3-5）移动；
所述轻质拦挡板（4）安装在槽体（1-1）出水口（1-2）两侧预留的插入槽（1-4）内；轻质拦挡板（4）的上沿高度小于出水口（1-2）的上沿高度；
所述苫盖材料（6）的一端卷放于苫盖卷轴（3-1）上，另一端固定在苫盖牵引杆（3-5）上；
所述顶推装置（2）包括电动机（2-1）、液压油表（2-2）和2个液压千斤顶（2-3），液压千斤顶（2-3）顶部与槽体（1-1）底部铰连接；所述圆形摇把（3-3）与苫盖卷轴（3-1）通过可拆卸的双通螺母（3-7）连接。
2.根据权利要求1所述的可调节临时苫盖和拦挡措施的室内土壤侵蚀试验槽装置，其特征在于：所述苫盖牵引杆（3-5）两端的下端面上设有钢签（3-6），钢签（3-6）插入两侧的链条（3-4）缝隙内，从而将苫盖牵引杆（3-5）固定在链条（3-4）上。
3.根据权利要求1所述的可调节临时苫盖和拦挡措施的室内土壤侵蚀试验槽装置，其特征在于：所述尺度标记装置（1-3）为钢尺。
4.根据权利要求1所述的可调节临时苫盖和拦挡措施的室内土壤侵蚀试验槽装置，其特征在于：所述底座（5）的下端设有滚轮（5-1）。
5.根据权利要求1所述的可调节临时苫盖和拦挡措施的室内土壤侵蚀试验槽装置，其特征在于：所述出水口（1-2）的形状呈中空的三角形。
6.根据权利要求1所述的可调节临时苫盖和拦挡措施的室内土壤侵蚀试验槽装置，其特征在于：所述苫盖材料（6）采用密目网或钢丝网或土工布。
7.根据权利要求1所述的可调节临时苫盖和拦挡措施的室内土壤侵蚀试验槽装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将试验装置移动至降雨设备下方，以分层装样的方法将选用的质地不同的土壤填装至槽体（1）内，保证填装高度与槽体出水口（1-2）底部平齐；
步骤2，通过降雨设备，将填装好的试验土体（7）进行湿润至饱和；
步骤3，安装苫盖卷轴（3-1），根据试验方案设计，选择不同苫盖材料（6）通过苫盖卷轴上提前卷好；通过双通螺母（3-7）将苫盖卷轴安装至槽体出水口位置，并将苫盖卷轴（3-1）开始端的钢签插入至链条（3-4）缝隙内；
步骤4，安装轻质拦挡板（4）；根据试验方案设计，将轻质拦挡板（4）安装在槽体出水口处的预留插入槽（1-4）内；
步骤5，设置水土保持临时措施配置模式；通过转动圆形摇把（3-3）并观察槽体侧面的尺度标记装置刻度，将苫盖材料（6）铺设至指定覆盖率；通过安装轻质拦挡板（4）实现布设拦挡措施；根据试验方案设计，可进行裸土、独立临时苫盖、独立拦挡、拦挡及不同苫盖覆盖率配置模式条件下的土壤侵蚀试验；
步骤6，将布设好水土保持临时措施的试验槽装置用彩条布遮盖，将降雨设备打开，进行雨强率定；
步骤7，雨强率定后，撤掉彩条布，通过顶推装置（2）调整槽体（1-1）的不同坡度；
步骤8，提前准备好接取水样的500 ml烧杯12-15个，并进行编号，准备秒表2个；
步骤9，开始室内人工模拟降雨试验，坡面产流开始后，用烧杯在槽体（1-1）出水口处接取水样，并用秒表记录接样时间，依次进行，直至产流达到稳定，获得单位时间内坡面径流量及总径流量；
步骤10，通过烘干烧杯中的水样，称取泥沙质量，计算单位时间内坡面产沙含量及总泥沙含量，分析不同水土保持措施配置模式下的水土保持效果。
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