CN212111401U - 一种用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置，所述用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置包括用于盛放待研究土壤的刚性容器，所述刚性容器的顶部敞开，所述刚性容器的底部设置有排水孔，所述多功能装置还包括多个水分传感器、多个土压力盒、多个土壤水势传感器以及多个水压力传感器，所述多功能装置还包括降雨模拟系统，所述降雨模拟系统包括雨水收集设备以及连接于所述雨水收集设备的输送管道，所述输送管道连接至位于所述刚性容器的顶部上方的雨水喷洒头，所述多功能装置还包括总控单元。该用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置旨在解决现有技术中的根土复合膨胀土性质研究时不能很好地与实际情况吻合的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及岩土测试技术领域，尤其涉及一种用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置。
背景技术
膨胀土被称为裂隙土，吸水容易膨胀，失水容易收缩，严重影响工程稳定性。有关处置膨胀土病害的研究越来越多，近年来，由于生态护坡技术的发展越来越广泛，考虑植被根系的加筋作用来治理膨胀土得到初步的应用，并取得了良好效果。然而相关的理论基础并不多见，并且多见于室内研究，常见的做法是直接往膨胀土内添加根系制作根土复合土即重塑土，而添加的根系并不能很好的反映实际根系，导致研究成果不能很好地与实际情况吻合。膨胀特性、渗透性是膨胀土的重要性质，需要研究根系对膨胀土相关性质的影响，以便更好的指导柔性材料处置膨胀土病害。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
基于此，本实用新型提出了一种用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置，该用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置旨在解决现有技术中的根土复合膨胀土性质研究时不能很好地与实际情况吻合的技术问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置，其中，所述用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置包括用于盛放待研究土壤的刚性容器，所述刚性容器的顶部敞开，所述刚性容器的底部设置有排水孔，所述多功能装置还包括多个水分传感器、多个土压力盒、多个土壤水势传感器以及多个水压力传感器，所述多个水分传感器从上至下依次设置在所述刚性容器内侧壁面上，所述多个土压力盒从上至下依次设置在所述刚性容器内侧壁面上，所述多个土壤水势传感器从上至下依次设置在所述刚性容器内侧壁面上，所述多个水压力传感器从上至下依次设置在所述刚性容器内侧壁面上，所述多功能装置还包括降雨模拟系统，所述降雨模拟系统包括雨水收集设备以及连接于所述雨水收集设备的输送管道，所述输送管道连接至位于所述刚性容器的顶部上方的雨水喷洒头，所述多功能装置还包括总控单元，所述总控单元分别与所述多个水分传感器、多个土压力盒、多个土壤水势传感器、多个水压力传感器以及所述降雨模拟系统的控制单元信号连接。
优选地，所述多功能装置还包括称重设备，所述刚性容器置于所述称重设备上。
优选地，所述称重设备的上部具有凹槽，所述刚性容器的底部嵌装在所述凹槽中。
优选地，所述多功能装置还包括设置于所述刚性容器的底部的上侧的透水石。
优选地，所述降雨模拟系统的控制单元包括设置在所述输送管道上的流量计，所述流量计于所述总控单元信号连接。
优选地，所述刚性容器为多边形容器，所述多边形容器的每一条边的内壁面上设置有所述水分传感器、土压力盒、土壤水势传感器以及水压力传感器。
(三)有益效果
本实用新型与现有技术对比，本实用新型的有益效果包括：
第一，由于该用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置包括降雨模拟系统，且设置了多种监测(检测)设备，例如水分传感器、土压力盒、土壤水势传感器以及水压力传感器，所以本多功能装置可以研究不同降雨强度下，不同土层的膨胀力、含水率、空隙水压、基质吸力等参数，真实还原根土复合膨胀土的实际情况；第二，本装置结构简单，操作方便，功能多样；第三，本装置可以研究其他植被对不同土质(黏土、粉土、砂土)的影响；四，本装置可以研究植被对膨胀土水份蒸发量的影响。第五，本装置可以研究植被对不同物理性质(含水率、压实度)土的影响。
本实用新型的其它有益效果将在下文的具体实施方式中一一说明。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
图1为本实用新型实施方式的用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置的示意简图。
附图标记说明：
1、刚性容器，2、水分传感器，3、土压力盒，4、透水石，5、称重设备，6、雨水收集设备，7、输送管道，8、雨水喷洒头，9、流量计。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
参见图1，本实用新型提供一种用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置，用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置包括用于盛放待研究土壤的刚性容器1，刚性容器的顶部敞开，刚性容器1的底部设置有排水孔，多功能装置还包括多个水分传感器2、多个土压力盒3、多个土壤水势传感器以及多个水压力传感器，多个水分传感器2从上至下依次设置在刚性容器1内侧壁面上，多个土压力盒3从上至下依次设置在刚性容器1内侧壁面上，多个土壤水势传感器从上至下依次设置在刚性容器1内侧壁面上，多个水压力传感器从上至下依次设置在刚性容器1内侧壁面上，多功能装置还包括降雨模拟系统，降雨模拟系统包括雨水收集设备6以及连接于雨水收集设备6(例如包括雨水收集桶)的输送管道7，输送管道7连接至位于刚性容器的顶部上方的雨水喷洒头8，多功能装置还包括总控单元，总控单元分别与多个水分传感器2、多个土压力盒3、多个土壤水势传感器、多个水压力传感器以及降雨模拟系统的控制单元信号连接。部分部件未图示(例如水压力传感器、降雨模拟系统的控制单元等)，但容易理解。
根据本实用新型的优选实施方式，多功能装置还包括称重设备5，该称重设备5可以是各种适当的机械称或电子称等，刚性容器1置于称重设备5上，方便实时观察测试土壤的重量。进一步优选地，称重设备5的上部具有凹槽，刚性容器1的底部嵌装在凹槽中，这样可以使得刚性容器1放置得更加稳固。
此外，多功能装置还包括设置于刚性容器1的底部的上侧的透水石 4，水分穿过透水石4可以从刚性容器1的底部排水孔排出，并收集于计量器皿内，如量筒、烧杯等。
根据本实用新型的具体实施方式，降雨模拟系统的控制单元包括设置在输送管道7上的流量计9，流量计9与总控单元信号连接，方便实时控制降雨模拟系统的模拟降雨量。
根据本实用新型的优选实施方式，刚性容器1为多边形容器，多边形容器的每一条边的内壁面上设置有水分传感器2、土压力盒3、土壤水势传感器以及水压力传感器。刚性容器1的材质可以是兼具轻量化、高强度和防水能力的材质，例如钢化玻璃、不锈钢等等，当然，刚性容器1的形状和材质并不限于此。
下面结合上述对本实用新型的用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置的结构描述，来介绍该多功能装置的使用方法，该方法包括如下步骤：
(1)监测仪器(包括水分传感器2、土压力盒3、土壤水势传感器以及水压力传感器等)的安装及校核；
(2)将配置好的土壤加入刚性容器1中；
(3)在土壤中种植植被；
(4)调节流量计9，模拟降雨过程；
(5)收集数据；
(6)数据分析整理。
具体来说，步骤(2)中的土，按照实验要求，配置成一定含水率、一定压实度的土。步骤(3)中的植被可以是单一物种，也可以是混合物种，种植密度可以按实验要求设计。步骤(5)中收集数据是在植被生长到一定时间段后，该时间段可以按实验要求设计。
为凸显本实用新型的优点，现对本实用新型的用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置及其使用方法的原理做出如下详细说明：
(1)膨胀土吸水容易膨胀，产生侧向膨胀力，在刚性容器1周围布置土压力盒3，可以监测不同土层的膨胀力。
(2)在土体不同深度布置不同作用的监测仪，可以测试不同土的参数，例如含水率、基质吸力、空隙水压等，即可研究植被对土的含水率、基质吸力、空隙水压等的影响。
(3)植被的存在改变了土的性质，影响了土的渗透性，监测不同时段的累计渗流量即可研究植被对膨胀土的入渗速率的影响。
(4)因为膨胀土的膨胀是多方向的，刚性容器1设计成多变形，可以测试不同方向上的膨胀力。
(5)植被具有蒸腾作用，刚性容器1置于秤上，根据土体质量变化，可以实时监测蒸发量。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (6)
1.一种用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置，其特征在于，所述用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置包括用于盛放待研究土壤的刚性容器，所述刚性容器的顶部敞开，所述刚性容器的底部设置有排水孔，所述多功能装置还包括多个水分传感器、多个土压力盒、多个土壤水势传感器以及多个水压力传感器，所述多个水分传感器从上至下依次设置在所述刚性容器内侧壁面上，所述多个土压力盒从上至下依次设置在所述刚性容器内侧壁面上，所述多个土壤水势传感器从上至下依次设置在所述刚性容器内侧壁面上，所述多个水压力传感器从上至下依次设置在所述刚性容器内侧壁面上，所述多功能装置还包括降雨模拟系统，所述降雨模拟系统包括雨水收集设备以及连接于所述雨水收集设备的输送管道，所述输送管道连接至位于所述刚性容器的顶部上方的雨水喷洒头，所述多功能装置还包括总控单元，所述总控单元分别与所述多个水分传感器、多个土压力盒、多个土壤水势传感器、多个水压力传感器以及所述降雨模拟系统的控制单元信号连接。
2.根据权利要求1所述的用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置，其特征在于，所述多功能装置还包括称重设备，所述刚性容器置于所述称重设备上。
3.根据权利要求2所述的用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置，其特征在于，所述称重设备的上部具有凹槽，所述刚性容器的底部嵌装在所述凹槽中。
4.根据权利要求1所述的用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置，其特征在于，所述多功能装置还包括设置于所述刚性容器的底部的上侧的透水石。
5.根据权利要求1所述的用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置，其特征在于，所述降雨模拟系统的控制单元包括设置在所述输送管道上的流量计，所述流量计于所述总控单元信号连接。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的用于研究根土复合膨胀土性质的多功能装置，其特征在于，所述刚性容器为多边形容器，所述多边形容器的每一条边的内壁面上设置有所述水分传感器、土压力盒、土壤水势传感器以及水压力传感器。
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| CN113204910A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-08-03 | 吉林大学 | 一种基于abaqus的根土复合体有限元模型的建模方法 |
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