CN214845250U - 一种加速边坡模型饱和的试验装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及模型试验领域，特别是涉及一种加速边坡模型饱和的试验装置，包括有机玻璃模型箱、蓄水池、封闭罩和集水池，有机玻璃模型箱内搭建有边坡模型，边坡模型内部埋设有水位计，边坡模型的坡顶至少设有一个垂直孔，边坡模型的坡面至少设有一个倾斜孔，设有孔洞的蓄水池放置在边坡模型顶部，封闭罩安装在有机玻璃模型箱上并与边坡模型密封，封闭罩上设有抽气孔，内设有筛子的集水池位于边坡模型的坡底，本申请可加快边坡模型饱和速度，与自然界中的实际饱和工况更为吻合。

Description

一种加速边坡模型饱和的试验装置

技术领域

本申请涉及模型试验领域，特别是涉及一种加速边坡模型饱和的试验装置。

背景技术

滑坡是最为常见的一种地质灾害，每到雨季，滑坡治理处置工作都令救灾人员应接不暇，措手不及，因此有必要对滑坡的形成机理和有效防治措施展开研究。

对于大多数边坡岩土体来说，降雨、库水、地下水等水分都是经过了长年累月的积累，才能使得边坡真正产生饱和效应，进而发生滑坡。而现有的模型试验装置虽然有考虑降雨、库水、地下水等对滑坡的影响，但均没有涉及到如何加速边坡模型饱和的问题。

因此在进行滑坡模型试验研究时也需让边坡产生饱和效应，但如果水分是在自然状态下入渗，一般都需要等待较长时间，才能使得模型产生饱和，而且这种自然的饱和效应往往并不彻底，从而使得模型试验研究周期相对较长、研究结论相对欠准确。

实用新型内容

基于此，本申请提供一种加快边坡模型饱和速度，与自然界中的实际饱和工况更为吻合的加速边坡模型饱和的试验装置。

本申请提供一种加速边坡模型饱和的试验装置，包括有机玻璃模型箱、蓄水池、封闭罩和集水池，所述有机玻璃模型箱内搭建有边坡模型，边坡模型内部埋设有水位计，所述边坡模型的坡顶至少设有一个垂直孔，边坡模型的坡面至少设有一个倾斜孔，设有孔洞的蓄水池放置在边坡模型顶部，所述封闭罩安装在有机玻璃模型箱上并与边坡模型密封，封闭罩上设有抽气孔，内设有筛子的集水池位于边坡模型的坡底。

具体的，所述水位计分设在边坡模型不同深度的土体内部。

具体的，所述边坡模型的土体选用砂性土，垂直孔和倾斜孔的孔径均为2～5mm，相邻2个垂直孔以及相邻2个倾斜孔的孔间距均为20～30cm。

具体的，所述边坡模型的土体选用黏性土，垂直孔和倾斜孔的孔径均为10mm～25mm，相邻2个垂直孔以及相邻2个倾斜孔的孔间距均为10～15cm。

具体的，所述垂直孔和倾斜孔均贯穿边坡模型。

具体的，所述封闭罩包括顶部封闭板和侧部封闭板，顶部封闭板安装在有机玻璃模型箱顶部，侧部封闭板分设在有机玻璃模型箱两侧，且侧部封闭板顶部与顶部封闭板底部连接。

具体的，还包括抽气泵和抽气管，抽气管安装在抽气泵的抽气口上，且所述抽气管外径与抽气孔内径一致。

具体的，还包括载块，所述载块堆累在边坡模型顶部。

具体的，所述集水池位于有机玻璃模型箱下侧，筛子横向设置在集水池内部。

具体的，所述蓄水池底面上均匀设有多个孔洞。

相较现有技术，本实用新型具有以下的特点和有益效果：

1、通过设置贯穿边坡模型的垂直孔和倾斜孔，使得蓄水池流出的水体能够直达整个边坡模型，继而令边坡模型各个部位都产生饱和效应，从而更为有力地触发滑坡，与自然界中的实际饱和工况更为吻合。

2、通过对封闭罩内部空气进行抽气操作，加快蓄水池流出的水体在整个边坡模型中的渗流速度，从而大大加快了边坡模型的饱和速度，缩短了模型试验的研究周期。

3、通过集水池对从有机玻璃模型箱底部渗流出来的水体进行收集，不会弄脏和污染试验场地，同时也可对集水池内收集的水体进行重复利用，节约用水。

4、通过蓄水池实现降雨对边坡模型坡面的浸润和饱和作用，省去人工降雨模型系统的搭建，最大限度地节约试验开支，继而方便、廉价地进行大量的试验，使得试验结果更准确、稳定。

5、通过集水池对从边坡模型内流出的水分和泥浆进行收集，并通过计算集水池内筛子上泥土的质量，可分析边坡模型饱和过程中的坡体冲刷量，通过计算蓄水池中的加水量与集水池中的水分剩余量之差，可分析边坡模型的吸水量，计算水分补给和水分流失量，对滑坡进行最为准确的定量研究。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图2的俯视图。

附图标记：1、机玻璃模型箱；2、边坡模型；3、水位计；4、垂直孔；5、蓄水池；6、倾斜孔；7、封闭罩；701、顶部封闭板；702、侧部封闭板；8、抽气管；9、抽气泵；10、筛子；11、集水池；12、载块。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实例，都属于本申请保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的；术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

参考图1-图3，在本申请实施例中提供了一种加速边坡模型饱和的试验装置，包括有机玻璃模型箱1、蓄水池5、封闭罩7和集水池11，有机玻璃模型箱1内搭建有边坡模型2，边坡模型2内部埋设有水位计3，水位计3用于记录坡体水位，判断坡体是否达到完全饱和，边坡模型2的坡顶至少设有一个垂直孔4，边坡模型2的坡面至少设有一个倾斜孔6，设有孔洞的蓄水池5放置在边坡模型2顶部，蓄水池5内的水体可通过孔洞流到边坡模型2上，并通过垂直孔4加快水体直达整个边坡模型2的速度，封闭罩7安装在有机玻璃模型箱1上并与边坡模型2密封，封闭罩7上设有抽气孔，通过抽气孔可对封闭罩7内部进行抽真空操作，加快边坡模型2的饱和速度，缩短了模型试验的研究周期，内设有筛子10的集水池11位于边坡模型2的坡底，通过集水池11对从边坡模型2内抽出的水体和泥浆进行收集，不会弄脏和污染试验场地且方便计算水分补给、岩土体冲刷量和水分流失量。

具体的，水位计3分设在边坡模型2不同深度的土体内部，通过在不同深度埋设的水位计3，方便对边坡模型2不同深度的坡体水位进行记录，继而判断坡体是否达到完全饱和。

具体的，边坡模型2的土体选用砂性土，垂直孔4和倾斜孔6的孔径均为2～5mm，相邻2个垂直孔4以及相邻2个倾斜孔6的孔间距均为20～30cm，砂性土渗透性较大，透水性较好，因此孔径可稍小一些，为防止发生塌孔，孔间距可稍大一些。

具体的，边坡模型2的土体选用黏性土，垂直孔4和倾斜孔6的孔径均为10mm～25mm，相邻2个垂直孔4以及相邻2个倾斜孔6的孔间距均为10～15cm，黏性土渗透性较小，透水性较差，因此孔径可稍大一些，孔间距可稍小一些。

具体的，垂直孔4和倾斜孔6均贯穿边坡模型2，贯穿边坡模型2的钻孔可使得水分直达整个边坡模型2。

具体的，封闭罩7包括顶部封闭板701和侧部封闭板702，顶部封闭板701安装在有机玻璃模型箱1顶部，侧部封闭板702分设在有机玻璃模型箱1周围，且侧部封闭板702顶部与顶部封闭板701底部连接，相邻2个侧部封闭板702垂直连接，通过顶部封闭板701和侧部封闭板702将边坡模型2围成密封状态，还包括抽气泵9和抽气管8，抽气管8安装在抽气泵9的抽气口上，且抽气管8外径与抽气孔内径一致，通过将抽气管8与抽气孔连接，使得抽气泵9可抽出封闭罩7内部空气，继而使水分最快限度地在整个边坡模型2中渗流，加快边坡的饱和过程，缩短模型试验的研究周期。

具体的，还包括载块12，载块12堆累在边坡模型2顶部，对边坡模型2进行挤压，以便后续通过有机玻璃模型箱1观测边坡模型2的变形过程。

具体的，集水池11位于有机玻璃模型箱1下侧，方便对从有机玻璃模型箱1流出的水体进行收集，筛子10横向设置在集水池11内部，便于对流出水体中的泥沙进行过滤。

具体的，蓄水池5底面上均匀设有多个孔洞，使蓄水池5内的水体均匀流到边坡模型2上。

综上所述，本申请实施例提供的上述的一种加速边坡模型饱和的试验装置，使用时先向蓄水池5中灌水，灌入的水体通过蓄水池5底部的孔洞首先注入垂直孔4，然后渐渐向坡体渗透，此时水体在边坡模型2中自然渗透，未进入加速饱和阶段，之后实验人员将抽气管8与抽气孔连接并控制抽气泵9对封闭罩7内部进行抽气，使得封闭罩7内压强不断减小，通过压力差的作用使得蓄水池5中的水分加速流进垂直孔4中，同时垂直孔4中的水体也快速向边坡模型2土体中渗入，加快坡体饱和进程，当有机玻璃模型箱1的真空度达到一定程度时，水分会沿着倾斜孔6吸出，而后顺着坡面向下流，模拟降雨情况下的地表水流动，省去了一般滑坡模型试验中人工降雨模型系统的搭建，在抽气过程中，实验人员需不断观测水位计3的读数，当边坡模型2的水位到达最顶部时，表明坡体整体都已达到饱和状态，可停止抽气，之后拆卸顶部封闭板701和侧部封闭板702，使得有机玻璃模型箱1内多余的水分和泥浆流入集水池11中，之后通过计算筛子10上泥土的质量，分析边坡模型2饱和过程中的坡体冲刷量，通过计算蓄水池5中加水量与集水池11中的水分剩余量之差，分析边坡模型2的吸水量，从而分析坡体饱和度，集水池11中收集的多余水分可以重复利用，用于下一次滑坡模型试验，最后可使用载块12在边坡模型2顶部进行逐级堆载，透过有机玻璃模型箱1观测边坡模型2的变形过程。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种加速边坡模型饱和的试验装置，其特征在于，包括：有机玻璃模型箱(1)、蓄水池(5)、封闭罩(7)和集水池(11)，所述有机玻璃模型箱(1)内搭建有边坡模型(2)，边坡模型(2)内部埋设有水位计(3)，所述边坡模型(2)的坡顶至少设有一个垂直孔(4)，边坡模型(2)的坡面至少设有一个倾斜孔(6)，设有孔洞的蓄水池(5)放置在边坡模型(2)顶部，所述封闭罩(7)安装在有机玻璃模型箱(1)上并与边坡模型(2)密封，封闭罩(7)上设有抽气孔，内设有筛子(10)的集水池(11)位于边坡模型(2)的坡底。

2.根据权利要求1所述的一种加速边坡模型饱和的试验装置，其特征在于，所述水位计(3)分设在边坡模型(2)不同深度的土体内部。

3.根据权利要求1所述的一种加速边坡模型饱和的试验装置，其特征在于，所述边坡模型(2)的土体选用砂性土，垂直孔(4)和倾斜孔(6)的孔径均为2～5mm，相邻2个垂直孔(4)以及相邻2个倾斜孔(6)的孔间距均为20～30cm。

4.根据权利要求1所述的一种加速边坡模型饱和的试验装置，其特征在于，所述边坡模型(2)的土体选用黏性土，垂直孔(4)和倾斜孔(6)的孔径均为10mm～25mm，相邻2个垂直孔(4)以及相邻2个倾斜孔(6)的孔间距均为10～15cm。

5.根据权利要求1所述的一种加速边坡模型饱和的试验装置，其特征在于，所述垂直孔(4)和倾斜孔(6)均贯穿边坡模型(2)。

6.根据权利要求1所述的一种加速边坡模型饱和的试验装置，其特征在于，所述封闭罩(7)包括顶部封闭板(701)和侧部封闭板(702)，顶部封闭板(701)安装在有机玻璃模型箱(1)顶部，侧部封闭板(702)分设在有机玻璃模型箱(1)周围，且侧部封闭板(702)顶部与顶部封闭板(701)底部连接。

7.根据权利要求1所述的一种加速边坡模型饱和的试验装置，其特征在于，还包括抽气泵(9)和抽气管(8)，抽气管(8)安装在抽气泵(9)的抽气口上，且所述抽气管(8)外径与抽气孔内径一致。

8.根据权利要求1所述的一种加速边坡模型饱和的试验装置，其特征在于，还包括载块(12)，所述载块(12)堆累在边坡模型(2)顶部。

9.根据权利要求1所述的一种加速边坡模型饱和的试验装置，其特征在于，所述集水池(11)位于有机玻璃模型箱(1)下侧，筛子(10)横向设置在集水池(11)内部。

10.根据权利要求1所述的一种加速边坡模型饱和的试验装置，其特征在于，所述蓄水池(5)底面上均匀设有多个孔洞。

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