CN204832176U - 一种模拟土体干湿循环的人工气候箱 - Google Patents

一种模拟土体干湿循环的人工气候箱 Download PDF

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刘维正
邱天琦
瞿帅
杨向田
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Abstract

本实用新型公开了一种模拟土体干湿循环的人工气候箱,包括箱体、喷雾加湿装置、干燥装置、称重及其防护装置、智能控制面板。箱体设有箱门,称重及其防护装置设置于箱体底部,喷雾加湿装置装设于箱体侧壁上并高于称重及其防护装置,干燥装置装设于箱体的顶部,喷雾加湿装置和干燥装置均与智能控制面板连接。本实用新型可通过调控加湿喷雾量与干燥温度及风速,模拟自然环境下土体试样的干湿循环过程。且雾化加湿使土体全表面均匀、缓和吸水增湿;风暖干燥使土样整体温和并高效减水脱湿;实时动态监测土样质量变化,可间接确定干湿循环全过程土体含水率的变化幅度。具有自动化程度高,操作简单,干湿循环效果好、效率高等优点。

Description

一种模拟土体干湿循环的人工气候箱
技术领域
[0001] 本实用新型涉及土木工程技术领域,特别涉及一种模拟土体干湿循环的人工气候 箱,主要应用于岩土工程研究中对土体进行干湿循环试验。
背景技术
[0002] 在我国南方湿热地区,大规模降雨和雨后水分的快速蒸发时常交替发生,导致地 表土体的含水率发生反复变动;间歇性降雨还引起河流、湖泊的水位发生往复变化,使库岸 边坡处在干湿循环的环境中。在干湿循环的作用下,特殊土路基和边坡土体的强度和刚度 有所衰减,导致路基长期性能劣化、使用寿命降低;边坡稳定性下降、易引发滑坡等灾害。为 探明土体在干湿循环作用下工程特性的劣化规律,据此评价特殊土路基耐久性及其服役性 能,需对土体进行干湿循环试验。
[0003] 现有干湿循环试验中,对土体的加湿通常采用浸泡或喷淋,干燥通常采用高温烘 干,这种干湿循环过程过于剧烈,常导致试样表面开裂严重,与深层路基中含水量缓慢、均 匀变化的实际情况不符。此外,以往的试验中,试样的称量、加湿和干燥通常不在同一位置 进行,对试样移位不仅不方便,而且容易使试样扰动损伤,导致试验结果不准确或试验失 败。 实用新型内容
[0004] 本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种自动化程度高, 操作简单,干湿循环效果好、效率高,干湿过程均匀、缓和的能模拟自然环境中土体干湿循 环过程的人工气候箱。
[0005] 为解决上述技术问题,本实用新型提出的技术方案为:
[0006] -种模拟土体干湿循环的人工气候箱,包括箱体、喷雾加湿装置、干燥装置、称重 及其防护装置、智能控制面板,箱体设有箱门,所述称重及其防护装置设置于箱体底部,所 述喷雾加湿装置装设于箱体侧壁上并高于称重及其防护装置,所述干燥装置装设于箱体的 顶部,所述喷雾加湿装置和干燥装置均与智能控制面板连接。
[0007] 作为对上述技术方案的进一步改进:
[0008] 优选的,所述喷雾加湿装置包括位于箱体外侧成整体的储水箱和雾化箱,储水箱 位于上部,其内部设有水位控制器,雾化箱位于下部,雾化箱内的底部设有雾化板,雾化箱 内的顶部设有带喷雾嘴的喷雾管,喷雾管上设有喷雾量调节器,所述喷雾嘴伸入箱体内部。
[0009] 优选的,所述干燥装置为加热与吹风二合一的制热设备。
[0010] 优选的,所述称重及其防护装置包括高精度电子称和防水中隔板,所述防水中隔 板略高于高精度电子称并将箱体分隔成上、下两部分空腔,防水中隔板上设有用于土体试 样穿过并置于高精度电子称上的圆孔。
[0011] 优选的,所述智能控制面板位于箱体外侧,包括用于控制喷雾加湿装置和干燥装 置的设备开关和调节旋钮。
[0012] 优选的,所述箱体为透明箱体。
[0013] 与现有技术相比,本实用新型的优点在于:
[0014] 本实用新型的人工气候箱,可通过调控加湿喷雾量与干燥温度及风速,实现对干 湿交替变化的气候环境模拟。雾化加湿使土体全表面均匀、缓和吸水增湿;风暖干燥使试样 整体温和并高效减水脱湿;实时动态监测试样质量变化,可间接确定干湿循环全过程土体 含水率的变化幅度。加湿、干燥和称重全过程不需要对试样进行移位,避免了试样在干湿循 环过程中人为的扰动损伤。本实用新型具有自动化程度高,操作简单,干湿循环效果好、效 率高等优点。
附图说明
[0015] 图1为本实用新型人工气候箱的结构示意图。
[0016] 图例说明:
[0017] 1、箱体;2、喷雾加湿装置;3、干燥装置;4、称重及其防护装置;5、智能控制面板; 6、储水箱;7、防水中隔板;8、雾化板;9、喷雾嘴;10、喷雾量调节器;11、高精度电子称;12、 水位控制器;13、调节旋钮;14、设备开关;15、试样。
具体实施方式
[0018] 为了便于理解本实用新型,下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型 作更全面、细致地描述,但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0019] 如图1所示,一种本实用新型的模拟土体干湿循环的人工气候箱实施例,包括透 明箱体1、喷雾加湿装置2、干燥装置3、称重及其防护装置4、智能控制面板5,箱体1的前后 壁上均设有一扇箱门,称重及其防护装置4设置于箱体1底部,喷雾加湿装置2装设于箱体 1侧壁上并高于称重及其防护装置4,干燥装置3装设于箱体1的顶部,喷雾加湿装置2和 干燥装置3均与智能控制面板5连接。
[0020] 本实施例中,称重及其防护装置4包括高精度电子称11和防水中隔板7,防水中隔 板7略高于高精度电子称11,并将箱体1分隔成上、下两部分空腔,防水中隔板7上设有圆 孔,该圆孔比试样15的尺寸略大。干湿循环过程中试样15穿过防水中隔板7上的圆孔放 置于高精度电子称11上,试样15的绝大部分位于防水中隔板7以上的空间。防水中隔板 7可阻挡箱体1内上部空间的水汽侵入下部空间,使下部空间保持干燥状态,保障试样质量 称量的准确性,并避免高精度电子称11受潮损坏。箱体采用透明材料,方便在箱体外部观 测高精度电子称的数值,实时动态监测试样质量变化。
[0021 ] 本实施例中,喷雾加湿装置2包括位于箱体1外侧并成整体的储水箱6和雾化箱, 储水箱6位于上部,其内部设有水位控制器12。储水箱6带断水保护功能,当储水箱6的水 位不足时,喷雾加湿装置2自动关闭,此时需向储水箱6中蓄水。雾化箱位于下部,雾化箱 内的底部设有雾化板8,雾化箱内的顶部设有带喷雾嘴9的喷雾管,喷雾管上设有喷雾量调 节器10,喷雾嘴9伸入箱体1内部并位于防水中隔板7以上。加湿时,雾化板8将蒸馏水 雾化成喷雾由喷雾嘴9喷出,雾气会在防水中隔板7上部空间均匀扩散。防水中隔板7的 圆孔与试样15之间存在微小的缝隙,通过缝隙侵入防水中隔板7下部空间的雾气可忽略不 计,亦可在下部空间中放置干燥剂,确保下部空间处于干燥状态,保障电子称的正常工作及 质量称量的准确性。可以通过喷雾加湿装置的调节旋钮控制喷雾量的大小,以实现不同的 加湿速度。雾化加湿可使试样全表面吸水增湿,发生缓慢而均匀的变化。
[0022] 本实施例中,干燥装置3为加热与吹风二合一的制热设备。可为热电阻与微型排 气扇的组合。风暖干燥可使试样整体温和并高效减水脱湿,不会致使试样表面开裂。
[0023] 本实施例中,智能控制面板5位于箱体1外侧,包括用于控制喷雾加湿装置2和干 燥装置3的设备开关14和调节旋钮13。
[0024] 加湿过程中,箱体防水中隔板以上空间充满雾气,试样会均匀、缓慢地吸收周围的 水分,质量逐渐增大,含水率逐渐升高;箱体采用透明材料,在可箱体外部观测电子称数值, 实时动态检测试样质量变化,并由公式
Figure CN204832176UD00051
,间接确定试样的含水 率,其中,W为试样含水率(%),5®为试样质量,为试样初始含水率,》^为试样初始质量 (%)。当试样含水率达到目标值时,关闭喷雾加湿装置,静置12小时,使试样中的水分扩散 均匀。
[0025] 干燥时,开启干燥装置,关闭喷雾加湿装置,箱门打开,气候箱与外部空间连通。干 燥装置中的加热器使气候箱的温度升高,吹出的暖风使试样受热均匀,并通过干燥装置的 调节旋钮调节温度高低和风量大小。干燥过程中,试样中的水分蒸发,质量逐渐减小,含水 率逐渐下降。当试样含水率达到目标值时,关闭干燥装置,关闭箱门,静置12小时,使试样 中的水分扩散均匀。
[0026] 可根据试验需要,对试样进行不同次数和含水率幅度的干湿循环。

Claims (6)

1. 一种模拟土体干湿循环的人工气候箱,包括箱体(I ),箱体(I)设有箱门,其特征在 于:还包括喷雾加湿装置(2)、干燥装置(3)、称重及其防护装置(4)、智能控制面板(5),所 述称重及其防护装置(4 )设置于箱体(1)底部,所述喷雾加湿装置(2 )装设于箱体(1)侧壁 上并高于称重及其防护装置(4),所述干燥装置(3)装设于箱体(1)的顶部,所述喷雾加湿 装置(2)和干燥装置(3)均与智能控制面板(5)连接。
2. 根据权利要求1所述的人工气候箱,其特征在于:所述喷雾加湿装置(2)包括位于 箱体(1)外侧成整体的储水箱(6)和雾化箱,储水箱(6)位于上部,其内部设有水位控制 器(12),雾化箱位于下部,雾化箱内的底部设有雾化板(8),雾化箱内的顶部设有带喷雾嘴 (9)的喷雾管,喷雾管上设有喷雾量调节器(10),所述喷雾嘴(9)伸入箱体(1)内部。
3. 根据权利要求1所述的人工气候箱,其特征在于:所述干燥装置(3)为加热与吹风二 合一的制热设备。
4. 根据权利要求1所述的人工气候箱,其特征在于:所述称重及其防护装置(4)包括高 精度电子称(11)和防水中隔板(7),所述防水中隔板(7)略高于高精度电子称(11)并将箱 体(1)分隔成上、下两部分空腔,防水中隔板(7)上设有用于试样(15)穿过并置于高精度电 子称(11)上的圆孔。
5. 根据权利要求1所述的人工气候箱,其特征在于:所述智能控制面板(5)位于箱体 (1)外侧,包括用于控制喷雾加湿装置(2)和干燥装置(3)的设备开关(14)和调节旋钮 (13) 〇
6. 根据权利要求1所述的人工气候箱,其特征在于:所述箱体(1)为透明箱体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109142127A (zh) * 2018-10-11 2019-01-04 东北林业大学 一种实验室模拟自然环境的可燃物含水率动态变化监测实验装置与方法
CN110161214A (zh) * 2019-05-31 2019-08-23 贵州大学 一种干湿循环作用下滑坡物理模型试验设备
CN110398435A (zh) * 2019-08-30 2019-11-01 中国矿业大学 一种岩石材料无损浸水装置及方法

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