CN206096121U - 一种模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于土木工程技术领域，涉及一种模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，包括电机、振动台、模型箱、加速度传感器、PIV测试系统以及喷淋及加热装置；模型箱包括由透明有机玻璃制成的边框以及设置在边框底部的排水层；待测试边坡试样置于模型箱中并处于排水层的上部；加速度传感器埋设在待测试边坡试样中；PIV测试系统置于模型箱外侧并与待测试边坡试样流动方向相垂直；喷淋及加热装置置于模型箱的正上方；模型箱固定设置在振动台上；电机与振动台相连并驱动振动台振动。本实用新型提供了一种结构简单、操作方便，并充分考虑振动和干湿交替循环共同作用对边坡稳定性影响的可视化模型试验装置。

Description

一种模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置

技术领域

本实用新型属于土木工程技术领域，涉及一种干湿循环边坡破坏试验装置，尤其涉及一种模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置。

背景技术

在实际工程中，边坡都处于干湿交替循环作用中。一般地，在降雨条件下或者潮湿季节里边坡经历湿润过程，边坡土体的含水率提高，吸力下降；而在干燥天气下边坡则经历脱湿过程，边坡土体的含水率下降，吸力上升。每个循环过程中边坡土体的性质会发生变化，对边坡的性状产生一定的影响。而在边坡的稳定性影响因素中，振动作用占据一定主导地位。因此，设计一种用于研究振动对经历干湿循环作用的边坡的动力响应(加速度、速度及位移)试验装置显得尤为重要。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种结构简单、操作方便的模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，其特征在于：所述模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置包括电机、振动台、模型箱、加速度传感器、PIV测试系统以及喷淋及加热装置；所述模型箱包括由透明有机玻璃制成的边框以及设置在边框底部的排水层；待测试边坡试样置于模型箱中并处于排水层的上部；所述加速度传感器埋设在待测试边坡试样中；所述PIV测试系统置于模型箱外侧并与待测试边坡试样流动方向相垂直；所述喷淋及加热装置置于模型箱的正上方；所述模型箱固定设置在振动台上；所述电机与振动台相连并驱动振动台振动。

作为优选，本实用新型所采用的喷淋及加热装置包括顶板以及均设置在顶板上的降雨装置和加热装置。

作为优选，本实用新型所采用的降雨装置包括导流管以及设置在导流管上的淋雨喷头；所述淋雨喷头置于模型箱的正上方。

作为优选，本实用新型所采用的导流管上设置有供水阀；所述导流管呈S型或之字形；所述淋雨喷头是一个或多个。

作为优选，本实用新型所采用的加热装置是加热器。

作为优选，本实用新型所采用的PIV测试系统包括高速摄像机以及与高速摄像机相连的PIV计算机；所述高速摄像机置于模型箱外侧并与待测试边坡试样流动方向相垂直；所述高速摄像机底部设置有三角支架。

作为优选，本实用新型所采用的待测试边坡试样是一层或多层。

作为优选，本实用新型所采用的待测试边坡试样包括中间式样以及环绕设置在中间式样的周边式样；所述周边式样是与中间式样颜色有明显对比度的塑料颗粒；所述周边式样的颗粒直径与中间式样的颗粒直径是相同或相近的。

作为优选，本实用新型所采用的模型箱通过高强螺栓固定到振动台的台面上。

作为优选，本实用新型所采用的振动台上设置有振动台开关、振动方向选择旋钮、速率控制按钮以及时间控制按钮；所述振动方向选择旋钮包括水平激励按钮、垂直激励按钮以及水平和垂直两向激励按钮。

本实用新型的优点是：

本实用新型提供了一种模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，包括电机、振动台、模型箱、加速度传感器、PIV测试系统以及喷淋及加热装置；模型箱包括由透明有机玻璃制成的边框以及设置在边框底部的排水层；待测试边坡试样置于模型箱中并处于排水层的上部；加速度传感器埋设在待测试边坡试样中；PIV测试系统置于模型箱外侧并与待测试边坡试样流动方向相垂直；喷淋及加热装置置于模型箱的正上方；模型箱固定设置在振动台上；电机与振动台相连并驱动振动台振动。与现有技术相比，本实用新型所提供的模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，充分考虑振动和干湿交替循环等作用对边坡稳定性的影响，解决了现有边坡模型试验忽略振动与干湿循环共同作用的问题。

附图说明

图1是本实用新型所提供的模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置的结构示意图；

图2是本实用新型所采用的降雨装置的结构示意图；

其中：

1-电机；2-振动台；3-模型箱；4-待测试边坡试样；5-加速度传感器；6-PIV测试系统；7-降雨装置；8-加热装置；9-振动台开关；10-振动方向选择旋钮；11-速率控制按钮；12-时间控制按钮；13-导流管；14-淋雨喷头；15-供水阀；16-排水层；17-高速摄像机；18-PIV计算机。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型所述的模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置做进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。

参见图1以及图2，本实用新型提供了一种模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，包括电机1、振动台2、模型箱3、加速度传感器5、PIV测试系统6以及喷淋及加热装置；模型箱3包括由透明有机玻璃制成的边框以及设置在边框底部的排水层16；待测试边坡试样4置于模型箱3中并处于排水层16的上部；加速度传感器5埋设在待测试边坡试样4中；PIV测试系统6置于模型箱3外侧并与待测试边坡试样4流动方向相垂直；喷淋及加热装置置于模型箱3的正上方；模型箱3固定设置在振动台2上；电机1与振动台2相连并驱动振动台2振动。

喷淋及加热装置包括顶板以及均设置在顶板上的降雨装置7和加热装置8。

降雨装置7包括导流管13以及设置在导流管13上的淋雨喷头14；淋雨喷头14置于模型箱3的正上方。导流管13上设置有供水阀15；导流管13呈S型或之字形；淋雨喷头14是一个或多个。加热装置8是加热器。

PIV测试系统6包括高速摄像机17以及与高速摄像机17相连的PIV计算机18；高速摄像机17置于模型箱3外侧并与待测试边坡试样4流动方向相垂直；高速摄像机17底部设置有三角支架。

待测试边坡试样4是一层或多层。待测试边坡试样4包括中间式样以及环绕设置在中间式样的周边式样；周边式样是与中间式样颜色有明显对比度的塑料颗粒；周边式样的颗粒直径与中间式样的颗粒直径是相同或相近的。

模型箱3通过高强螺栓固定到振动台2的台面上。

振动台2上设置有振动台开关9、振动方向选择旋钮10、速率控制按钮11以及时间控制按钮12；振动方向选择旋钮10包括水平激励按钮、垂直激励按钮以及水平和垂直两向激励按钮。

实施例1

开展模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的模型试验时，具体步骤为：1)向模型箱3中分层装入并击实待测试边坡试样4，待测试边坡试样4底部设置排水层16，设置黄土边坡坡比为1：2；2)击实分4层进行，每层击实完成后合理布置加速度传感器5，并且当第二层击实完成后，在待测试边坡试样4靠近玻璃的一薄层范围内，添加与待测试边坡试样4直径相同或相近的颜色有明显对比度的塑料颗粒来形成具有随机分布特性的较大色彩差的测量区域；3)打开PIV测试系统6；4)打开降雨装置7开始模拟降雨，1小时后关闭降雨装置，并打开加热装置7模拟日照，持续1小时后关闭，如此循环产生多次干湿交替环境；5)接通电机1电源，打开振动台开关9，将振动方向选择旋钮10调至水平和垂直两向激励按钮，并通过速率控制按钮11和时间控制按钮12来控制振动频率和振动持时；6)振动停止后，关闭振动台开关9并拔掉电机1电源；7)通过分析加速度传感器5和PIV计算机18所测得的数据来研究振动与干湿交替环境共同作用对边坡稳定性的影响。

与现有技术相比，本实用新型一种模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，充分考虑振动对干湿交替环境效应下边坡稳定性的影响，试验装置结构简单、操作方便、可有效研究振动对干湿交替环境下的黄土劣化机理及边坡剥落演化规律的影响。

Claims (10)

1.一种模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，其特征在于：所述模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置包括电机（1）、振动台（2）、模型箱（3）、加速度传感器（5）、PIV测试系统（6）以及喷淋及加热装置；所述模型箱（3）包括由透明有机玻璃制成的边框以及设置在边框底部的排水层（16）；待测试边坡试样（4）置于模型箱（3）中并处于排水层（16）的上部；所述加速度传感器（5）埋设在待测试边坡试样（4）中；所述PIV测试系统（6）置于模型箱（3）外侧并与待测试边坡试样（4）流动方向相垂直；所述喷淋及加热装置置于模型箱（3）的正上方；所述模型箱（3）固定设置在振动台（2）上；所述电机（1）与振动台（2）相连并驱动振动台（2）振动。

2.根据权利要求1所述的模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，其特征在于：所述喷淋及加热装置包括顶板以及均设置在顶板上的降雨装置（7）和加热装置（8）。

3.根据权利要求2所述的模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，其特征在于：所述降雨装置（7）包括导流管（13）以及设置在导流管（13）上的淋雨喷头（14）；所述淋雨喷头（14）置于模型箱（3）的正上方。

4.根据权利要求3所述的模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，其特征在于：所述导流管（13）上设置有供水阀（15）；所述导流管（13）呈S型或之字形；所述淋雨喷头（14）是一个或多个。

5.根据权利要求4所述的模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，其特征在于：所述加热装置（8）是加热器。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，其特征在于：所述PIV测试系统（6）包括高速摄像机（17）以及与高速摄像机（17）相连的PIV计算机（18）；所述高速摄像机（17）置于模型箱（3）外侧并与待测试边坡试样（4）流动方向相垂直；所述高速摄像机（17）底部设置有三角支架。

7.根据权利要求6所述的模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，其特征在于：所述待测试边坡试样（4）是一层或多层。

8.根据权利要求7所述的模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，其特征在于：所述待测试边坡试样（4）包括中间式样以及环绕设置在中间式样的周边式样；所述周边式样是与中间式样颜色有明显对比度的塑料颗粒；所述周边式样的颗粒直径与中间式样的颗粒直径是相同或相近的。

9.根据权利要求8所述的模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，其特征在于：所述模型箱（3）通过高强螺栓固定到振动台（2）的台面上。

10.根据权利要求9所述的模拟振动作用下干湿循环边坡破坏的可视化试验装置，其特征在于：所述振动台（2）上设置有振动台开关（9）、振动方向选择旋钮（10）、速率控制按钮（11）以及时间控制按钮（12）；所述振动方向选择旋钮（10）包括水平激励按钮、垂直激励按钮以及水平和垂直两向激励按钮。