CN116047027B - 一种高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及边坡工程技术领域，本发明提供了一种高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置及方法，包括：底座，其包括横板和竖板，横板上设有电子伸缩杆；板架，其由若干组平行四边形机构组成，每组平行四边形机构都包括长度相同的顶杆和底杆，长度相同的左杆和右杆组成；相邻平行四边形机构的顶杆和底杆固定且共线连接；位于最低点的平行四边形机构的底杆在横板滑动设置且由电子伸缩杆驱动，位于最高点的平行四边形机构的顶杆的一端铰接有滑块，滑块在竖板上沿竖直方向滑动设置；设置在板架上表面的岩质边坡面板；岩质边坡面板上设有植被种植层；设置在竖板顶部的降雨模拟装置，本发明用以模拟仿真室内高陡岩质边坡的种植实验。

Description

一种高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置及方法

技术领域

本发明涉及边坡工程技术领域，具体而言，涉及一种高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置及方法。

背景技术

边坡室内模拟是一种有效的边坡研究手段，其具有不受自然因素影响的好处，现有的模拟都是对一些普通边坡进行模拟，比如：公开号为：CN114924054A的中国专利，其公开了一种生态边坡室内改良模拟试验方法，在过滤层上铺设护坡砖来模拟边坡，又或者公开号为：CN 214503622 U的中国专利，其公开了一种岩质边坡室内仿真种植试验装置，通过在钢板上铺设岩层等层板来模拟实际岩质边坡；但是其无法模拟岩质边坡在不同坡度的水土流失情况，从而无法判断岩质边坡的种植效果。

上述两种边坡的室内模拟方法都是采用先铺垫边坡，后倾斜边坡的角度来实现不同坡度的构建，但是在实际工程中，边坡的绿化工程是建立在不同的坡度的边坡上的，对于草种常见的有工程有挂网、草种袋等；对于大型植被常见的有种植穴的施工手段，对于稳固边坡也有格构梁回填等；这些工艺在高陡岩质边坡的绿化过程中，无论是种植穴还是植生袋技术，都需要作业面清理，使其减小坡度，增大附着力，但是现有的边坡室内模拟并没有这方面的研究，模拟效果不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置，用以模拟仿真室内高陡岩质边坡的种植实验。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置，包括：底座，其包括横板和竖板，横板上设有电子伸缩杆；5板架，其由若干组平行四边形机构组成，每组平行四边形机构都包括长度相同的顶杆和底杆，长度相同的左杆和右杆组成；相邻平行四边形机构的顶杆和底杆固定且共线连接；位于最低点的平行四边形机构的底杆在横板滑动设置且由电子伸缩杆驱动，位于最高点的平行四边形机构的顶杆的一

端铰接有滑块，滑块在竖板上沿竖直方向滑动设置；设置在板架上表面的0岩质边坡面板；岩质边坡面板上设有植被种植层；设置在竖板顶部的降雨模拟装置。

进一步的，板架设有对称设有两个且设置于岩质边坡面板的两端。

进一步的，岩质边坡面板从上到下土壤覆盖层，岩质基板层，泡沫造型层，薄膜层和安装层；安装层设置在平行四边形机构上且其表面设有若5干通孔。

进一步的，通孔内设有虹吸绳，虹吸绳的一端设有保湿件，另一端设置在土壤覆盖层。

进一步的，保湿件设置在平行四边形机构的下方，保湿件为海绵或者水箱。

0进一步的，横板的一端设有升降杆，另一端铰接固定座设置。

进一步的，横板远离电子伸缩杆的一端设有收集孔，收集孔的下方设有固液收集槽。

进一步的，降雨模拟装置包括：若干个一端固定在竖板上的外管，每个外管的侧壁上都设有喷头，喷头的分布长度和板架的在横板上的展开长度一致；一一设置在外管内部的内管，其在外管内部转动设置；内管上设有若干个出水口，出水口一一配合喷头设置，且出水口由若干个围绕内管的轴线分布的出水孔组成；每个出水口中的出水孔所连成的弧度靠近竖板依次增大；内管通过旋转接头连通水泵，且内管的端部设有链轮，竖板的内部设有空腔，空腔内设有驱动轮，驱动轮和链轮通过链条传动连接，驱动轮通过绳索连接电子伸缩杆的活动端，驱动轮的旋转轴上设有复位弹簧。

进一步的，复位弹簧为扭簧或者涡卷弹簧。

一种高陡岩质边坡室内仿真种植实验方法，包括以下步骤：

S1：通过板架结构构建不同斜度的坡度框架；

S2：在板架结构上铺设岩质边坡面板，然后进行模拟种植；

S3：打开降雨模拟装置模拟降雨，通过收集流失土壤，烘干承重，计算高陡岩质边坡的绿化后的水土流失量。

本发明至少具有如下优点和有益效果：通过板架结构能有效的构建不同坡度的岩质边坡，实现高陡；同时板架在构建不同坡度的岩质边坡的时候，其顶杆一直保持水平的状态，模拟了在岩质边坡绿化工程中的作业面清理，使植生袋或者种植穴能有效的附着在高坡度的边坡上，模式实际绿化效果，然后通过降雨模拟装置来模拟降雨，判断绿化后的水土流失情况，从而判断绿化效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明提供的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置的断面结构示意图一；

图2为本发明提供的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置中平行四边形机构的轴侧结构示意图；

图3为本发明提供的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置中岩质边坡面板的结构示意图；

图4为本发明提供的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置的断面结构示意图二；

图5为本发明提供的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置中降雨模拟装置的结构示意图；

图6为本发明提供的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置中外观的结构示意图；

图7为本发明提供的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置中内管的结构示意图；

图8为本发明提供的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置中出水孔配合喷头的原理图；

图标：1-底座，111-横板，112-竖板，2-电子伸缩杆，3-平行四边形机构，4-保湿件，5-虹吸绳，6-降雨模拟装置，7-喷头，8-收集孔，9-固液收集槽，10-升降杆，11-固定座，66-绳索，31-滑块，32-顶杆，33-底

杆，34-左杆，35-右杆，36-安装层，361-通孔，37-泡沫造型层，38-岩质5基板层，39-土壤覆盖层，40-薄膜层，41-植被，61-外管，62-内管，63-链轮，64-链条，65-驱动轮，67-涡卷弹簧，621-出水口，6211-出水孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本

发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描0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。

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限

制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本5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。

实施例

如图1所示，在本实施例中，主要公开了一种高陡岩质边坡室内仿真

种植实验装置，包括：底座1、板架、岩质边坡面板和降雨模拟装置6，其0中，板架用以构建不同的坡度同时一直保持留有一个相对平整的作业面，

便于绿化工作中的种植穴或者植生袋的使用，提高了室内仿真种植实验模拟的有效性。

具体的，如图1所示，底座1包括横板111和竖板112，横板111上设有电子伸缩杆2，电子伸缩杆2由人为驱动控制，控制方式采用现有技术方案即可。

如图1,3所示，板架，其由4组平行四边形机构3组成，每组平行四边形机构3都包括长度相同的顶杆32和底杆33，长度相同的左杆34和右杆35组成，在本实施例中，顶杆32和左杆34的长度比为1:3；相邻平行四边形机构3的顶杆32和底杆33固定且共线连接；位于最低点的平行四边形机构3的底杆33在横板111滑动设置且由电子伸缩杆2驱动，位于最高点的平行四边形机构3的顶杆32的一端铰接有滑块31，滑块31在竖板112上沿竖直方向滑动设置；也就是说，在人为控制的电子伸缩杆2的作用下，板架的底部在横板111上滑动设置，由于平行四边形结构的四个连杆都是相互铰接的，所以其顶杆32会发生平动，从而第二个平行四边形机构3发生变形，但是由于第一个平行四边形的顶杆32和第二和平行四边形机构3的底杆33固定且共线连接，所以两者的变形是一样的，依次类似4个平行四边形机构3的变形都是一样的，故，整个结构会从图1的状态变为图4的状态，降低其坡度，反之，增大其坡度；但是无论是降低还是增大，4个平行四边形机构3中的顶杆32都是相对平行于横板111设置的，其刚好作为绿化工程的一个相对平缓的作用面，用以放置种植穴或者植生带，另外，对种植穴进行简单说明，种植穴是在高陡岩质边坡中竖直向下开挖的种植坑，用以种植体型较大的植被41，当其存活时，便于整个边坡的土壤固定，增强绿化效果。

在设置好板架后，在板架上表面继续设置岩质边坡面板，一般的，板架对称设有两个，岩质边坡面板铺设在两个板架上，两个板架都是由电子伸缩杆2驱动的；另外的，岩质边坡面板可以但不限于以下结构：如图3所示，岩质边坡面板从上到下用以模拟绿化种植的土壤覆盖层39，用以模拟高陡岩质边坡的岩质基板层38，用以简单造型的泡沫造型层37，用以低层防水且便于收集水土流失量的薄膜层40和安装层36；安装层36设置在平行四边形机构3上且其表面设有若干通孔361；土壤覆盖层39上设有植被41种植层；为了便于绿化种植模拟中植被41的生长情况；在本实施例中，通孔361内设有虹吸绳5，虹吸绳5的一端设有保湿件4，另一端设置在土壤覆盖层39；具体的保湿件4采用设置在板架下方的海绵或者水箱即可，主要目的为了给土壤覆盖层39进行水分供给，按现场调研情况决定虹吸绳5的多少，另外的，通孔361还可以作为锚固点的锚固处；还需要说明的是对于岩质基板层38可以采用工程现场的岩板采样使用通过螺钉固定在安装层36的通孔361中，或者通过泥浆配比来现场浇筑模拟。

模拟好后的高陡边坡，等其绿化后，进行模式实验，具体利用设置在竖板112顶部的降雨模拟装置6来模拟降雨，观察水土流失情况，从而判断绿化种植效果；具体的，水土流失收集采用如下设置，横板111远离电子伸缩杆2的一端设有收集孔8，具体的，收集孔8沿设置在没有薄膜层40的一侧，收集孔8的下方设有固液收集槽9；通过固液收集槽9来收集流失的水土，烘干后判断流失量；另外的，在本实施例中，横板111的一端设有升降杆10，另一端铰接固定座11设置；通过升降杆10来模拟整个边坡的倾斜情况，模拟特殊的地质情况。

对于降雨模拟装置6而言，采用如下设置，如图1,6,7所示，包括：若干个外管61和一一设置在外管61内部的内管62，外管61的端部固定在竖板112上且每个外管61的侧壁上都设有朝下的喷头7，喷头7的分布长度和板架的在横板111上的展开长度一致，通过喷头7给下方的板架浇水，模拟边坡的水土流失；在本实施例中，由于板架会在电子伸缩杆2的作用下展开，如图1和图4的样子，所以在本实施例中，在模拟的过程中，需要记录固液收集槽9内的水分重量和烘干后的泥土重量，从而来计算多少毫升的降雨量能导致多少量的水土流失，所以在随着板架的展开，降雨模拟装置6也需要展开全覆盖下方的板架，故为了满足这个条件，在一些实施例中，可以采用另外一组的电子伸缩杆2来改变降雨模拟装置6的长度或者采用多个电磁阀门来控制喷头7的工作状态；但是上述都会增加没有必要的操作，加大实验操作难度；对此在本实施例中，采用如下设置来一次性完成板架的展开时，降雨模拟装置6也随之运动覆盖全板架。

具体的，如图1所示，内管62和外管61的长度是和完全展开后的板架在横板111上的投影长度一致，如图4所示，在所有喷头7都工作的情况下，是能满足完全展开后的板架浇水的；内管62在外管61内部转动设置；内管62上设有若干个出水口621，出水口621一一配合喷头7设置，出水口621由若干个围绕内管62的轴线分布的出水孔6211组成；如图7所示，每个出水口621中的出水孔6211所连成的弧度靠近竖板112依次增大；在最靠近竖板112的第那一个出水口621中，若干个出水孔6211围城的弧度为2π，也就是说，无论内管62相对于外管61怎么转动出水孔6211都可以连通喷头7，从而实现喷头7的喷水；越往外走，出水孔6211所连成的弧度越小，就需要合适的角度才可以实现出水孔6211和喷头7连通，如图8所示，只有内管62旋转到一定的弧度后，位于外管61上的所有的喷头7才能全部在工作状态，这样满足了喷头7从近到远依次开始工作的实现。

内管62通过旋转接头连通水泵(图中未示出)，通过水泵提供原始动力，内管62的端部设有链轮63，竖板112的内部设有空腔，空腔内设有驱动轮65，驱动轮65和链轮63通过链条64传动连接，驱动轮65通过绳索66连接电子伸缩杆2的活动端，驱动轮65的旋转轴上设有复位用的涡卷弹簧67；整个实现的过程为：当人为控制电子伸缩杆2运动的时候，电子伸缩杆2通过绳索66(绳索66应该在底座1上留避让孔)带动驱动轮65旋转，驱动轮65克服涡卷弹簧67的阻力，开始旋转，如图6,7，8所示，通过链条64带动若干个内管62旋转，从而实现了喷头7数量的改变，当电子伸缩杆2收拢的时候，在涡卷弹簧67的作用下链条64开始翻转，绳索66缠绕在驱动轮65上，从而喷头7减少工作数量；需要说明的是，在本实施例中，内管62需要旋转，但是其旋转的圈数量只有一圈，所以内管62可以通过旋转接头连接水泵或者采用软管连接，只要其能满足一圈的旋转即可，旋转接头采用现有产品即可，另外的，电子伸缩杆2的伸展长度相对于一圈旋转的内管62而言较大，在传动的过程中，可以设置减速器来满足使用要求，减速器为现有技术手段，就不一一详解了。

在本实施例中，还公开了一种高陡岩质边坡室内仿真种植实验方法，包括以下步骤：

S1：通过板架结构构建不同斜度的坡度框架；进一步的需要留置一个相对坡度较小的工作面用以模拟种植需要；

S2：在板架结构上铺设岩质边坡面板，然后进行模拟种植，模拟种植的水分用过虹吸绳5补给；

S3：打开降雨模拟装置6模拟降雨，通过收集流失土壤，烘干承重，计算高陡岩质边坡的绿化后的水土流失量；还通过手机模拟降雨量的多少来计算在多少的绿植能符合在当地降雨量的情况下，有效的保证高陡坡岩质边坡的水土保持。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置，其特征在于，包括：

底座(1)，其包括横板(111)和竖板(112)，所述横板(111)上设有电子伸缩杆(2)；

板架，其由若干组平行四边形机构(3)组成，每组平行四边形机构(3)都包括长度相同的顶杆(32)和底杆(33)，长度相同的左杆(34)和右杆(35)组成；相邻所述平行四边形机构(3)的顶杆(32)和底杆(33)固定且共线连接；位于最低点的平行四边形机构(3)的底杆(33)在所述横板(111)滑动设置且由所述电子伸缩杆(2)驱动，位于最高点的平行四边形机构(3)的顶杆(32)的一端铰接有滑块(31)，所述滑块(31)在所述竖板(112)上沿竖直方向滑动设置；

设置在板架上表面的岩质边坡面板；所述岩质边坡面板上设有植被(41)种植层；

设置在竖板(112)顶部的降雨模拟装置(6)；

所述降雨模拟装置(6)包括：

若干个一端固定在所述竖板(112)上的外管(61)，每个所述外管(61)的侧壁上都设有喷头(7)，所述喷头(7)的分布长度和所述板架的在横板(111)上的展开长度一致；

一一设置在外管(61)内部的内管(62)，其在所述外管(61)内部转动设置；所述内管(62)上设有若干个出水口(621)，所述出水口(621)一一配合所述喷头(7)设置，且所述出水口(621)由若干个围绕所述内管(62)的轴线分布的出水孔(6211)组成；每个所述出水口(621)中的出水孔(6211)所连成的弧度靠近所述竖板(112)依次增大；

所述内管(62)通过旋转接头连通水泵，且内管(62)的端部设有链轮(63)，所述竖板(112)的内部设有空腔，所述空腔内设有驱动轮(65)，所述驱动轮(65)和链轮(63)通过链条(64)传动连接，所述驱动轮(65)通过绳索(66)连接所述电子伸缩杆(2)的活动端，所述驱动轮(65)的旋转轴上设有复位弹簧。

2.如权利要求1所述的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置，其特征在于，所述板架设有对称设有两个且设置于所述岩质边坡面板的两端。

3.如权利要求2所述的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置，其特征在于，所述岩质边坡面板从上到下土壤覆盖层(39)，岩质基板层(38)，泡沫造型层(37)，薄膜层(40)和安装层(36)；所述安装层(36)设置在所述平行四边形机构(3)上且其表面设有若干通孔(361)。

4.如权利要求3所述的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置，其特征在于，所述通孔(361)内设有虹吸绳(5)，所述虹吸绳(5)的一端设有保湿件(4)，另一端设置在土壤覆盖层(39)。

5.如权利要求4所述的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置，其特征在于，所述保湿件(4)设置在所述平行四边形机构(3)的下方，所述保湿件(4)为海绵或者水箱。

6.如权利要求5所述的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置，其特征在于，所述横板(111)的一端设有升降杆(10)，另一端铰接固定座(11)设置。

7.如权利要求6所述的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置，其特征在于，所述横板(111)远离所述电子伸缩杆(2)的一端设有收集孔(8)，所述收集孔(8)的下方设有固液收集槽(9)。

8.如权利要求7所述的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置，其特征在于，所述复位弹簧为扭簧或者涡卷弹簧(67)。

9.一种高陡岩质边坡室内仿真种植实验方法，适用于如权利要求8所述的高陡岩质边坡室内仿真种植实验装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过板架结构构建不同斜度的坡度框架；

S2：在板架结构上铺设岩质边坡面板，然后进行模拟种植；

S3：打开降雨模拟装置(6)模拟降雨，通过收集流失土壤，烘干承重，计算高陡岩质边坡的绿化后的水土流失量。