CN114019135A - 干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于岩土工程技术领域，特别涉及干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置。本发明包括内部设置有膨胀土边坡的模型箱，所述模型箱的顶面和正面均为开口，且所述膨胀土边坡与所述模型箱的正面相对设置；所述模型箱的底部开设有泄水孔，以及所述膨胀土边坡的上方设置有用于模拟自然降雨的降水装置和用于模拟自然光照的加热装置。在本发明中，降水装置是位于膨胀土边坡的上方，并且在模拟自然降雨过程中，降水是从上往下的作用在膨胀土边坡上；所以，相比于通过离心机进行模拟试验的方式，通过本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，能够试验处降雨对膨胀土边坡冲刷影响的问题。

Description

干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，特别涉及一种干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置。

背景技术

膨胀土在我国分布广泛，其具有典型胀缩、裂隙性。在炎热、多雨的复杂气候作用下，膨胀土边坡表面往往产生规模庞大、发育程度明显的裂隙网络，为水分的浸入提供了天然的优先通道，从而会加速坡体结构的整体劣化，进而使得在高速公路等交通基础设施建设过程中会出现滑坡、塌陷等灾害。

目前，通过室内等比缩尺模型试验能较好解决仪器布设问题，在环境模拟器作用下可以再现各类复杂自然环境，在一定程度上可以反映出膨胀土边坡在干湿交替作用下裂隙发育动态特征及浅层坡体物理力学响应。

但是，现有用于模拟膨胀土边坡在干湿交替作用下裂隙发育动态特征的模型装置，一般是基于离心机对小比尺膨胀土边坡模型开展试验，由于离心机尺寸的限制，从而难以反映出降雨对膨胀土边坡冲刷的影响。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中，现有用于模拟膨胀土边坡在干湿交替作用下裂隙发育动态特征的模型装置，一般是基于离心机对小比尺膨胀土边坡模型开展试验，从而难以反映出降雨对膨胀土边坡冲刷影响的问题，提供干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，包括内部设置有膨胀土边坡的模型箱，所述模型箱的顶面和正面均为开口，且所述膨胀土边坡与所述模型箱的正面相对设置；

所述模型箱的底部开设有泄水孔，以及所述膨胀土边坡的上方设置有用于模拟自然降雨的降水装置和用于模拟自然光照的加热装置。

在本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置中，膨胀土边坡的上方设置有降水装置和加热装置，从而便于在试验过程中模拟自然界中干湿交替的环境。在本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置中，模型箱底部设置有泄水孔，从而有利于排出模型箱内部的积水。

同时，在本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置中，模型箱的正面和顶面均为开口设置，从而有利于膨胀土边坡能够得到均匀的降雨和光照，进而有利于保证试验的有效性和可靠性。

另外，在本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置中，降水装置是位于膨胀土边坡的上方，并且在模拟自然降雨过程中，降水是从上往下的作用在膨胀土边坡上；所以，相比于通过离心机进行模拟试验的方式，通过本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，能够试验处降雨对膨胀土边坡冲刷影响的问题。

进一步的，所述降水装置包括喷头，且所述喷头高出所述模型箱的顶部。

在本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置中，通过降水装置中的喷头来喷洒降水的方式来模拟自然降雨环境；其中，降水包括雨水或自来水等。在试验过程中，如果喷头位于模型箱的内部，也即喷头的位置低于模型箱的顶部，则在喷头喷洒降水的过程中，有可能出现喷头所喷洒的降水击打在模型箱的内侧壁上，而后再降落在模型箱内部的膨胀土边坡上。从而，在降雨强度相等的情况下，会使得膨胀土边坡上在试验过程中所受到的降水量，大于该膨胀土边坡在自然环境中所受到的降水量，进而会影响试验结果。而将喷头位于所述模型箱的外部，也即让喷头的位置高出模型箱的顶部，则在降雨强度相等的情况下，可以尽量使膨胀土边坡上在试验过程中所受到的降水量，与该膨胀土边坡在自然环境中所受到的降水量尽量相同，进而可以提高试验的有效性和可靠性。

进一步的，还包括在所述模型箱的周向上围边设置的隔水挡件，且在所述隔水挡件下方设置有集水槽，所述集水槽用于收集所述喷头喷洒出所述膨胀土边坡外的降水；

所述降水装置位于所述隔水挡件的内部；

所述模型箱正面的下端设置有径流收集槽，所述径流收集槽用于收集所述膨胀土边坡坡面上外流的降水。

在试验过程中，降水装置通过喷头所喷洒的降水总量是可知的，而本发明通过隔水挡件和集水槽可以获得洒出膨胀土边坡外的降水量，可以通过径流收集槽获得膨胀土边坡坡面上外流的降水量，进而可以获得膨胀土边坡上浸入的降水量。所以，通过上述结构，有利于帮助试验者进行更加精确地分析膨胀土边坡裂隙在坡体内部发育的特征。

在本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置中，“在模型箱的周向上围边设置的隔水挡件”是指：隔水挡件是沿模型箱的周向进行设置。具体地，隔水挡件可以是在模型箱的周向呈环状设置，隔水挡件也可以在模型箱的周向呈半环状设置等。由于模型箱的正面为开口设置，并且在模型箱正面的下端设置有径向收集槽，所以，隔水挡件可以设置在模型箱的其它三个侧面上，相应地，集水槽也设置在模型箱的其它三个侧面上。当然，在模型箱的正面也可以设置隔水挡件，并且在模型箱正面的隔水挡件下端可以单独设置一个集水槽，也可以使模型箱正面隔水挡件的下端连接至径流收集槽。

进一步的，所述膨胀土边坡的内部至少设置有一组探头测量仪，且所有所述探头测量仪位于不同深度的断面层上；

每组所述探头测量仪均包括有含水量测量仪和基质吸力探头，且在每组所述探头测量仪中，所述含水量测量仪和所述基质吸力探头在同一断面层上。

膨胀土边坡裂隙发育深度通过非破坏式的方法往往难以测定。而本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，通过在不同深度的断面埋设探头测量仪，而探头测量仪包括含水量测量仪和基质吸力探头，进而可以帮助试验者获得膨胀土边坡上的降雨入渗量；以及通过含水量测量仪和基质吸力探头的测量值，可以进一步帮助试验者获得膨胀土边坡裂隙深度的发育情况。

进一步的，每组所述探头测量仪包括两个所述含水量测量仪和两个所述基质吸力探头；

两个所述含水量测量仪在对应的断面层上呈斜对称分布，两个所述基质吸力探头在对应的断面层上呈斜对称分布。

通过上述结构，有利于帮助试验者精确地获得膨胀土边坡上的降雨入渗量，进而帮助试验者获得膨胀土边坡裂隙深度的发育情况。优选地，含水量测量仪可以选择具有温度传感功能的测量仪，从而还可以检测膨胀土边坡内部侵入雨水的温度，进而可以帮助试验者更全面地了解膨胀土边坡裂隙的发育情况，可以进一步地帮助试验者得出膨胀土边坡裂隙的发育特征。

进一步的，所述降水装置还包括水源供应装置和用于检测降水强度和均匀度的雨量计，所述喷头通过供水管路与所述水源供应装置相连，且所述水源供应装置中设置有调压水泵；

所述加热装置包括热量光照供应装置和太阳辐射功率计，所述光照供应装置的光照方向分别与所述膨胀土边坡的坡顶、所述膨胀土边坡的坡面及所述膨胀土边坡的坡脚相互垂直，所述太阳辐射功率计用于检测光照强度和均匀度。

通过上述结构，便于实现在膨胀土边坡上进行均匀地降水；并且，本发明中光照供应装置的光照方向分别与膨胀土边坡的坡顶、膨胀土边坡的坡面及膨胀土边坡的坡脚相互垂直，以及通过太阳辐射功率计来检测光照强度和均匀度，相比于传统浴霸和灯泡进行加热模拟光照的试验方式，通过本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，能够在试验过程中真实反映光照对膨胀土边坡裂隙发育的过程。

进一步的，所述模型箱的侧壁由透明材质制成，且在所述模型箱的四周设置有用于观察所述膨胀土边坡裂隙发育状态的摄像装置。

通过上述结构，便于试验者得到膨胀土边坡在整个试验过程中的变化状态，进而便于试验者对膨胀土边坡的坡体裂隙进行动态记录研究。

进一步的，所述模型箱的侧面为玻璃，且所述模型箱的棱边设置有角钢。

在本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置中，模型箱的棱边采用角钢结构，从而可以限制边界变形，进而可以减少边界误差；另外，模型箱的侧面采用钢化玻璃，从而便于观察干湿交替作用下膨胀土边坡深度方向上裂隙动态发育情况。

进一步的，还包括支撑架，所述模型箱位于所述支撑架的内部，且所述隔水挡件的上端连接在所述支撑架上。

通过上述结构，便于隔水挡件的安装。另外，由于隔水挡件的上端连接在支撑架上，所以还可以通过移动支撑架的方式来调整隔水挡件的位置。

进一步的，所述支撑架上设置有用于放置所述加热装置的承载件，且所述承载件位于所述模型箱的上方。

在本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置中，加热装置是通过放置的方式设置在承载件上，从而在试验过程中，利于调整加热装置的位置，进而可以使膨胀土边坡均匀地受到光照强度。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、在本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置中，膨胀土边坡的上方又设置有降水装置和加热装置，从而便于在试验过程中模拟自然界中干湿交替的环境。在本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置中，模型箱底部设置有泄水孔，从而有利于模型箱内部的积水。同时，在本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置中，模型箱的正面和顶面均为开口设置，从而有利于膨胀土边坡能够得到均匀的降雨和光照，进而有利于保证试验的有效性和可靠性。另外，在本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置中，降水装置是位于膨胀土边坡的上方，并且在模拟自然降雨过程中，降水是从上往下的作用在膨胀土边坡上；所以，相比于通过离心机进行模拟试验的方式，通过本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，能够试验处降雨对膨胀土边坡冲刷影响的问题。

2、在本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置中，通过降水装置中的喷头来喷洒降水的方式来模拟自然降雨环境；其中，降水包括雨水或自来水等。在试验过程中，如果喷头位于模型箱的内部，也即喷头的位置低于模型箱的顶部，则在喷头喷洒降水的过程中，有可能出现喷头所喷洒的降水击打在模型箱的内侧壁上，而后再降落在模型箱内部的膨胀土边坡上。从而，在降雨强度相等的情况下，会使得膨胀土边坡上在试验过程中所受到的降水量，大于该膨胀土边坡在自然环境中所受到的降水量，进而会影响试验结果。而将喷头位于所述模型箱的外部，也即使喷头的位置高出模型箱的顶部，则在降雨强度相等的情况下，可以尽量使膨胀土边坡上在试验过程中所受到的降水量，与该膨胀土边坡在自然环境中所受到的降水量尽量相同，进而可以提高试验的有效性和可靠性。

3、在试验过程中，降水装置通过喷头所喷洒的降水总量是可知的，而本发明通过隔水挡件和集水槽可以获得洒出膨胀土边坡外的降水量，可以通过径流收集槽获得膨胀土边坡上外流的降水量，进而可以获得膨胀土边坡上浸入的降水量。所以，通过上述结构，有利于帮助试验者进行更加精确地分析膨胀土边坡裂隙发育的特征。

4、从本发明整体的方案来看，本发明在模型箱的周向设有隔水挡件，隔水挡件下方设置有集水槽，从而通过隔水挡件和集水槽可以收集降雨装置洒落在坡体外的降水；而通过模型箱底部的泄水孔，可以计算出沿膨胀土边坡裂隙入渗至坡体内的降水量，进而可以探究膨胀土边坡裂隙发育、入渗流量及坡体稳定性间的关系；进一步的，本发明在膨胀土边坡内部设置有探头测量仪，探头测量仪包括有含水量探头和基质吸力探头，进而通过含水量探头和基质吸力探头可以更进一步地探究膨胀土边坡裂隙在高度方向上的发育情况。另外，在本发明中，降雨装置可以通过雨量计进行对降雨量均匀度进行标定，加热装置可以通过太阳辐射功率计进行对加热量均匀度进行标定。所以，相比于现有技术中对膨胀土边坡的裂隙发育进行模拟试验的方式，通过本发明所提供的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，能够真实反映现场恶劣湿热环境下膨胀土边坡裂隙发育全过程，及裂隙发育后雨水入渗全过程于坡体稳定性间的动态变化影响。

附图说明：

图1为本发明的第一种三维角度的结构示意图。

图2为图1中的A部放大示意图。

图3为本发明的第二种三维角度的结构示意图。

图4为本发明的第三种三维角度的结构示意图。

图5为模型箱的第一种三维角度的结构示意图。

图6为模型箱的第二种三维角度的结构示意图。

图7为膨胀土边坡与探头测量仪的相对位置示意图。

图8为喷头结构的水平投影示意图。

图9为喷嘴与水平面之间的夹角结构示意图。

图中标记：1-膨胀土边坡，2-模型箱，21-泄水孔，22-角钢，23-玻璃，3-降水装置，31-喷头，32-水源供应装置，4-加热装置，5-隔水挡件，6-集水槽，7-径流收集槽，8-探头测量仪，81-含水量测量仪，82-基质吸力探头，9-摄像装置，91-电脑控制端，10-支撑架，101-承载件。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

本实施例提供了干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置。

如图1至图9所示，本实施例包括模型箱2、降水装置3和加热装置4；

如图6所示，模型箱2内部具有膨胀土边坡1，并且模型箱2的顶面和正面均为开口设置，膨胀土边坡1与模型箱2的正面相对设置。在本实施例中，模型箱2的正面是指与膨胀土边坡1相对应的侧面。

如图1至图4所示，在本实施例中，降水装置3和加热装置4均设置在膨胀土边坡1的上方，其中，降水装置3用于模拟自然降雨，加热装置4用于模拟自然光照；并且模型箱2的地步开设有泄水孔21。

本实施例在膨胀土边坡1的上方设置降水装置3和加热装置4，从而便于在试验过程中模拟自然界中干湿交替的环境。本实施例在模型箱2底部设置有泄水孔21，从而有利于排出模型箱2内部的积水。在本实施例中，在向模型箱2中填筑膨胀土边坡1前，可以在模型箱2底部一次铺设筛网和土工布，从而可以在排出模型箱2底部降水的同时，又能避免试验过程中膨胀土的流失。

同时，在本实施例中，模型箱2的正面和顶面均为开口设置，从而有利于膨胀土边坡1能够得到均匀的降雨和光照，进而有利于保证试验的有效性和可靠性。另外，在本实施例中，降水装置3是位于膨胀土边坡1的上方，并且在模拟自然降雨过程中，降水是从上往下的作用在膨胀土边坡1上；所以，相比于通过离心机进行模拟试验的方式，通过本实施例能够试验处降雨对膨胀土边坡1冲刷影响的问题。

在本实施例中，泄水孔21的具体数量以及泄水孔21的具体布置方式不限，只要能便于排出模型箱2内部的积水即可。为便于实施，如图5所示，泄水孔21可选择为圆形通孔；具体地，可以在模型箱2的底部设置二十一个泄水孔21。当然，泄水孔21还可以设置为方孔、椭圆状结构的孔等，并且泄水孔21也可以仅设置为一个，或者也可以设置为多个。

本实施例的降水装置3包括喷头31、水源供应装置32和用于检测降水强度和均匀度的雨量计，喷头31通过供水管路与水源供应装置32相连，水源供应装置32中设置有调压水泵，且喷头31高出模型箱2的顶部。

在本实施例中，本实施例是通过降水装置3中的喷头31来喷洒降水的方式来模拟自然降雨环境；其中，降水包括雨水或自来水等。在试验过程中，如果喷头31位于模型箱2的内部，也即喷头31的位置低于模型箱2的顶部，则在喷头31喷洒降水的过程中，有可能出现喷头31所喷洒的降水击打在模型箱2的内侧壁上，而后再降落在模型箱2内部的膨胀土边坡1上。从而，在降雨强度相等的情况下，会使得膨胀土边坡1上在试验过程中所受到的降水量，大于该膨胀土边坡1在自然环境中所受到的降水量，进而会影响试验结果。而将喷头31位于模型箱2的外部，也即使喷头31的位置高出模型箱2的顶部，则在降雨强度相等的情况下，可以尽量使膨胀土边坡1上在试验过程中所受到的降水量，与该膨胀土边坡1在自然环境中所受到的降水量尽量相同，进而可以提高试验的有效性和可靠性。

优选地，在本实施例中，降水装置3中的喷头31可以由三个不同直径规格的喷嘴叠加而成，以便于实现较宽范围的降水强度的变化。具体地，如图8所示，在喷头31的水平投影面上，三个喷嘴的轴线相交于一点；如图9所示，在喷头31的纵截面上，每个喷嘴与水平面之间的夹角一致，且每个喷嘴与水平面之间的夹角为40°～50°之间。例如，直径分别为9mm、11mm和13mm的喷嘴，且在喷头31的纵截面上，每个喷嘴与水平面之间的夹角均为44°，叠加后可形成15～200mm/h的连续变化降水强度。

在本实施例中，降水装置3中的雨量计主要是用来检测降雨的强度，以及降雨的均匀度，优选地，雨量计可以选择为翻滚式雨量计。在本实施例中，加热装置4包括热量光照供应装置和太阳辐射功率计，光照供应装置的光照方向分别与膨胀土边坡1的坡顶、膨胀土边坡1的坡面及膨胀土边坡1的坡脚相互垂直，太阳辐射功率计用于检测光照强度和均匀度。

在本实施例中，光照供应装置的具体结构不限，为便于实施，光照供应装置可以选择由三根长弧氙气灯及浴霸式鼓风机组合而成，具体的，该长弧氙气灯的波长为360～800nm，色温为5600K。鼓风机的风量可以将热量均匀地传递至膨胀土坡面，真实反映膨胀土在湿干交替作用下裂隙的发育情况。在本实施例中，降水装置3和加热装置4的具体数量不限，如图1至图4所示，可以仅在膨胀土边坡1的上方仅设置一个降水装置3；当然，在膨胀土边坡1面积较大时，也可以在膨胀土边坡1的上方设置两个或多个降水装置3。在图1至图4所示的视图中，膨胀土边坡1的上方设置有一个加热装置4，并且在模型箱2的正面也设置有一个加热装置4，从而可以尽可能地保证膨胀土边坡1均匀受热。

进一步的，如图1至图4所示，本实施例还包括在模型箱2的周向上围边设置的隔水挡件5，且在隔水挡件5下方设置有集水槽6，集水槽6用于收集喷头31喷洒出膨胀土边坡1外的降水；降水装置3位于隔水挡件5的内部；模型箱2正面的下端设置有径流收集槽7，径流收集槽7用于收集膨胀土边坡1上外流的降水。

在试验过程中，降水装置3通过喷头31所喷洒的降水总量是可知的，而本实施例通过隔水挡件5和集水槽6可以获得洒出膨胀土边坡1外的降水量，可以通过径流收集槽7获得膨胀土边坡1上外流的降水量，进而可以获得膨胀土边坡1上浸入的降水量。所以，通过本实施例有利于帮助试验者进行更加精确地分析膨胀土边坡1裂隙发育的特征。

在本实施例中，“在模型箱2的周向上围边设置的隔水挡件5”是指：隔水挡件5是沿模型箱2的周向进行设置。具体地，隔水挡件5可以是在模型箱2的周向呈环状设置，隔水挡件5也可以在模型箱2的周向呈半环状设置等。由于模型箱2的正面为开口设置，并且在模型箱2正面的下端设置有径向收集槽，所以，隔水挡件5可以设置在模型箱2的其它三个侧面上，相应地，集水槽6也设置在模型箱2的其它三个侧面上。当然，在模型箱2的正面也可以设置隔水挡件5，并且在模型箱2正面的隔水挡件5下端可以单独设置一个集水槽6，也可以使模型箱2正面隔水挡件5的下端连接至径流收集槽7。

在本实施例中，隔水挡件5的具体结构，以及隔水挡件5的具体材质不限，为便于实施，隔水挡件5可以选择为隔水幕布或透明橡胶板等。

在本实施例中，隔水挡件5可以直接安装在模型箱2上，也可以通过其它结构件安装在模型箱2上。例如，隔水挡件5可以选择为透明橡胶板，并且隔水挡件5之间罩设在模型箱2上，并使加热装置4和降水装置3均位于隔水挡件5内部。

如图1至图4所示，本实施例也可以在模型箱2的外部设置支撑架10，模型箱2位于支撑架10的内部，且隔水挡件5的上端连接在支撑架10上。在图1所示的视图中，集水槽6设置在模型箱2的侧壁上，并且隔水挡件5的下端与集水槽6的侧壁相连，进而便于通过隔水挡件5和集水槽6收集喷头31洒出膨胀土边坡1外的降水。

在本实施例中，集水槽6的底部可以相对于水平面设置一个倾斜角度，从而便于对集水槽6内部的降水进行收集。在本实施例中，集水槽6底部的倾斜方向以及倾斜角度的大小均可以不做限制，一般可以根据实际情况进行选择。

本实施例使隔水挡件5的上端与支撑架10相连，从而不仅便于隔水挡件5的安装，而且还可以通过移动支撑架10的方式来调整隔水挡件5的位置。

如图1至图4所示，支撑架10上设置有用于放置加热装置4的承载件101，且承载件101位于模型箱2的上方。在本实施例中，加热装置4是通过放置的方式设置在承载件101上，从而在试验过程中，利于调整加热装置4的位置，进而可以使膨胀土边坡1均匀地受到光照强度。具体地，承载件101可以选择为杆状结构或块状结构等，只要能够便于放置加热装置4，且不影响降水装置3工作即可。

目前，膨胀土边坡1裂隙发育深度通过非破坏式的方法往往难以测定。为了能够不通过破坏式的方法来测定膨胀土边坡1裂隙的发育深度，如图7所示，本实施例在膨胀土边坡1的内部至少设置有一组探头测量仪8，且所有探头测量仪8位于不同深度的断面层上；每组探头测量仪8均包括有含水量测量仪81和基质吸力探头82，且在每组探头测量仪8中，含水量测量仪81和基质吸力探头82在同一断面层上。

在本实施例中，含水量测量仪81用于测量膨胀土边坡1内部的含水率、温度、电阻率，具体的，含水量测量仪81可以采用美国METER公司研制的TEROS12型土壤水分温度电导率传感器。基质吸力探头82用于与膨胀土边坡1内部的基质吸力的监测，具体地，基质吸力探头82可采用MPS-6型基质水势传感器。

本实施例通过在不同深度的断面埋设探头测量仪8，而探头测量仪8包括含水量测量仪81和基质吸力探头82，进而可以帮助试验者获得膨胀土边坡1上的降雨入渗量；以及通过含水量测量仪81和基质吸力探头82的测量值，可以进一步帮助试验者获得膨胀土边坡1裂隙深度的发育情况。

进一步的，在图7所示的视图中，每组探头测量仪8包括两个含水量测量仪81和两个基质吸力探头82；两个含水量测量仪81在对应的断面层上呈斜对称分布，两个基质吸力探头82在对应的断面层上呈斜对称分布。从而，有利于帮助试验者精确地获得膨胀土边坡1上的降雨入渗量，进而帮助试验者获得膨胀土边坡1裂隙深度的发育情况。

在本实施例中，两个含水量测量仪81在对应的断面层上呈斜对称分布是指：在相对应的断面层上，将其中任意两个相对的顶角连线，而两个含水量测量仪81分别位于该连线的两侧。同样的，两个基质吸力探头82在对应的断面层上呈斜对称分布是指：在相对应的断面层上，将其中任意两个相对的顶角连线，而两个基质吸力探头82分别位于该连线的两侧。

在本实施例中，可以在膨胀土边坡1内部仅设置一组探头测量仪8，也可在膨胀土边坡1内部设置两组或多组探头测量仪8，并使这些探头测量仪8在膨胀土边坡1的高度方向上间隔设置。

目前，通过离心机对膨胀土边坡1进行试验时，难以对坡体裂隙的动态开展动态记录研究。而在本实施例中，模型箱2的侧壁由透明材质制成，且在模型箱2的四周设置有用于观察膨胀土边坡1裂隙发育状态的摄像装置9。从而，便于试验者得到膨胀土边坡1在整个试验过程中的变化状态，进而便于试验者对膨胀土边坡1的坡体裂隙进行动态记录研究。

在本实施例中，模型箱2的四周设置有摄像装置9，应当被理解为可以在模型箱2的侧面设置摄像装置9，也可以在模型箱2的顶面和底面设置摄像装置9。在本实施例中，如图1所示，本实施例在模型箱2的顶面也设置有摄像装置9；具体地，在图1所示的视图中，摄像装置9安装在支撑架10的顶部，从而便于得到膨胀土边坡1坡面裂隙的图像。

优选地，摄像装置9可以选择为摄像头。进一步的，摄像装置9可以外接电脑控制端91等，进而便于显示或分析所获得的图像信息。

如图6所示，在本实施例中，模型箱2的侧面可以选择为钢化玻璃23，且模型箱2的棱边设置有角钢22。在本实施例中，模型箱2的棱边采用角钢22结构，从而可以限制边界变形，进而可以减少边界误差；另外，模型箱2的侧面采用钢化玻璃23，从而便于观察干湿交替作用下膨胀土边坡1深度方向上裂隙动态发育情况。当然，在本实施例中，模型箱2的侧面也可选择为其它透明材质所制成的结构件。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，其特征在于：包括内部设置有膨胀土边坡(1)的模型箱(2)，所述模型箱(2)的顶面和正面均为开口，且所述膨胀土边坡(1)与所述模型箱(2)的正面相对设置；

所述模型箱(2)的底部开设有泄水孔(21)，以及所述膨胀土边坡(1)的上方设置有用于模拟自然降雨的降水装置(3)和用于模拟自然光照的加热装置(4)。

2.如权利要求1所述的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，其特征在于：所述降水装置(3)包括喷头(31)，且所述喷头(31)高出所述模型箱(2)的顶部。

3.如权利要求2所述的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，其特征在于：还包括在所述模型箱(2)的周向上围边设置的隔水挡件(5)，且在所述隔水挡件(5)下方设置有集水槽(6)，所述集水槽(6)用于收集所述喷头(31)喷洒出所述膨胀土边坡(1)外的降水；

所述降水装置(3)位于所述隔水挡件(5)的内部；

所述模型箱(2)正面的下端设置有径流收集槽(7)，所述径流收集槽(7)用于收集所述膨胀土边坡(1)坡面上外流的降水。

4.如权利要求3所述的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，其特征在于：所述膨胀土边坡(1)的内部至少设置有一组探头测量仪(8)，且所有所述探头测量仪(8)位于不同深度的断面层上；

每组所述探头测量仪(8)均包括有含水量测量仪(81)和基质吸力探头(82)，且在每组所述探头测量仪(8)中，所述含水量测量仪(81)和所述基质吸力探头(82)在同一断面层上。

5.如权利要求4所述的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，其特征在于：每组所述探头测量仪(8)包括两个所述含水量测量仪(81)和两个所述基质吸力探头(82)；

两个所述含水量测量仪(81)在对应的断面层上呈斜对称分布，两个所述基质吸力探头(82)在对应的断面层上呈斜对称分布。

6.如权利要求2所述的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，其特征在于：所述降水装置(3)还包括水源供应装置(32)和用于检测降水强度和均匀度的雨量计，所述喷头(31)通过供水管路与所述水源供应装置相连，且所述水源供应装置中设置有调压水泵；

所述加热装置(4)包括热量光照供应装置和太阳辐射功率计，所述光照供应装置的光照方向分别与所述膨胀土边坡的坡顶、所述膨胀土边坡的坡面及所述膨胀土边坡的坡脚相互垂直，所述太阳辐射功率计用于检测光照强度和均匀度。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，其特征在于：所述模型箱(2)的侧壁由透明材质制成，且在所述模型箱(2)的四周设置有用于观察所述膨胀土边坡(1)裂隙发育状态的摄像装置(9)。

8.如权利要求7所述的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，其特征在于：所述模型箱(2)的侧面为玻璃(23)，且所述模型箱(2)的棱边设置有角钢(22)。

9.如权利要求3-6中任意一项所述的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，其特征在于：还包括支撑架(10)，所述模型箱(2)位于所述支撑架(10)的内部，且所述隔水挡件(5)的上端连接在所述支撑架(10)上。

10.如权利要求9所述的干湿循环作用下模拟膨胀土边坡裂隙发育过程的试验装置，其特征在于：所述支撑架(10)上设置有用于放置所述加热装置(4)的承载件(101)，且所述承载件(101)位于所述模型箱(2)的上方。

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