一种干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于土木工程技术领域，涉及一种干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置，包括模型箱、温湿度数据采集装置、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；待测试黄土边坡试样置于模型箱中；温湿度数据采集装置置于待测试黄土边坡试样中；喷淋及加热装置置于模型箱的正上方；PIV测试系统置于模型箱外侧并与待测试黄土边坡试样的流动方向相垂直。本实用新型专利技术提供了一种精度较高、操作方便，并充分考虑干湿交替环境效应对边坡稳定性影响的模型试验装置，可有效研究干湿交替下黄土劣化机理及边坡剥落演化规律。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于土木工程
，涉及一种边坡室内模型试验装置，尤其涉及一种干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置。
技术介绍
由于黄土地区特定的气候环境条件以及黄土独特的物理力学性质，在外界影响因素下坡面出现剥落破坏导致坡体稳定性降低的情况十分普遍。在工程实际中，很多边坡在某次强降雨作用下保持稳定，但可能会在随后的一次强度较小的降雨作用下发生破坏，导致该情况发生的一个可能原因是强降雨入渗过程和随后的蒸发干燥剥落(干湿交替)对边坡的稳定性产生影响。鉴于目前对干湿交替下黄土边坡力学性质变化的研究甚少，通过室内模型试验深入分析干湿交替下黄土劣化机理及边坡剥落演化规律，有利于为黄土边坡的稳定性预测预报提供理论依据。而现有边坡模型试验装置精度较低，而且大多忽略了干湿交替环境效应对边坡稳定的影响，因此设计一种高精度的干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置显得尤为重要。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种精度较高以及操作简便的干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置，其特征在于：所述干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置包括模型箱、温湿度数据采集装置、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；待测试黄土边坡试样置于模型箱中；所述温湿度数据采集装置置于待测试黄土边坡试样中；所述喷淋及加热装置置于模型箱的正上方；所述PIV测试系统置于模型箱外侧并与待测试黄土边坡试样的流动方向相垂直。作为优选，本技术所采用的温湿度数据采集装置包括温湿度传感器以及与温湿度传感器相连的温湿度数据采集计算机；所述温湿度传感器置于待测试黄土边坡试样中；所述温湿度数据采集计算机置于模型箱外部。作为优选，本技术所采用的模型箱的边框上设置有圆孔；所述温湿度数据采集装置还包括分别连接温湿度传感器以及温湿度数据采集计算机的导电线；所述导电线穿过模型箱的边框上设置的圆孔。作为优选，本技术所采用的待测试黄土边坡试样是一层或多层。作为优选，本技术所采用的待测试黄土边坡试样是多层时，所述温湿度传感器的数量对应也是多个；多个温湿度传感器分别设置在待测试黄土边坡试样的各层中。作为优选，本技术所采用的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黄土边坡试样的流动方向相垂直。作为优选，本技术所采用的PIV测试系统还包括设置在高速摄像机底部的三角支架。作为优选，本技术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，本技术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；所述加热装置是加热器。作为优选，本技术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。本技术的优点是：本技术提供了一种干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置，包括模型箱、温湿度数据采集装置、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；待测试黄土边坡试样置于模型箱中；温湿度数据采集装置置于待测试黄土边坡试样中；喷淋及加热装置置于模型箱的正上方；PIV测试系统置于模型箱外侧并与待测试黄土边坡试样的流动方向相垂直。与现有技术相比，本技术所提供的干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置，引入PIV高精度测量技术，充分考虑干湿交替对边坡稳定性的影响，解决了现有边坡模型试验精度低、忽略干湿交替环境效应等问题。附图说明图1是本技术所提供的干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置的结构示意图；图2是本技术所采用的降雨装置的结构示意图；其中：1-模型箱；2-待测试黄土边坡试样；3-温湿度传感器；4-PIV测试系统；5-圆孔；6-导电线；7-温湿度数据采集计算机；8-排水层；9-高速摄像机；10-PIV计算机；11-降雨装置；12-导流管；13-淋雨喷头；14-供水阀；15-加热装置。具体实施方式下面结合具体的实施例对本技术所述的干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置做进一步说明，但是本技术的保护范围并不限于此。参见图1以及图2，本技术提供了一种干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置，包括模型箱1、温湿度数据采集装置、PIV测试系统4以及喷淋及加热装置；模型箱1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8；待测试黄土边坡试样2置于模型箱1中；温湿度数据采集装置置于待测试黄土边坡试样2中；喷淋及加热装置置于模型箱1的正上方；PIV测试系统4置于模型箱1外侧并与待测试黄土边坡试样2的流动方向相垂直。温湿度数据采集装置包括温湿度传感器3以及与温湿度传感器3相连的温湿度数据采集计算机7；温湿度传感器3置于待测试黄土边坡试样2中；温湿度数据采集计算机7置于模型箱1外部。模型箱1的边框上设置有圆孔5；温湿度数据采集装置还包括分别连接温湿度传感器3以及温湿度数据采集计算机7的导电线6；导电线6穿过模型箱1的边框上设置的圆孔5。待测试黄土边坡试样2是一层或多层；待测试黄土边坡试样2是多层时，温湿度传感器3的数量对应也是多个；多个温湿度传感器3分别设置在待测试黄土边坡试样2的各层中。PIV测试系统4包括高速摄像机9以及与高速摄像机9相连的PIV计算机10；高速摄像机9置于模型箱1外侧并与待测试黄土边坡试样2的流动方向相垂直。PIV测试系统4还包括设置在高速摄像机9底部的三角支架。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11和加热装置15。降雨装置11包括导流管12以及设置在导流管12上的淋雨喷头13；淋雨喷头13置于模型箱1的正上方；加热装置15是加热器。导流管12上设置有供水阀14；导流管12呈S型或之字形；淋雨喷头13是一个或多个。实施例1开展干湿交替环境下黄土边坡模型试验时，具体步骤为：1)将模型箱1水平放置，分层装入并击实待测试黄土边坡试样2，待测试黄土边坡试样2底部设置排水层8，设置黄土边坡坡比为1：2；2)击实分8层进行，每层击实完成后布置温湿度传感器3，温湿度传感器3经穿越圆孔5的导电线6与温湿度数据采集计算机7相连，获取试验过程温湿度数据；3)打开PIV测试系统4；4)打开降雨装置开始模拟降雨，半小时后关闭降雨装置，并打开加热装置模拟日照至半小时后关闭，如此循环产生多次干湿交替环境；5)通过PIV系统4的PIV计算机10分析研究干湿交替环境效应对黄土边坡稳定性的影响。与现有技术相比，本技术一种干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置引入PIV高精度测试系统，并充分考虑干湿交替环境效应对边坡稳定性的影响，试验装置操作方便、精度较高，可有效研究干湿交替下黄土劣化机理及边坡剥落演化规律。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置，其特征在于：所述干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置包括模型箱（1）、温湿度数据采集装置、PIV测试系统（4）以及喷淋及加热装置；所述模型箱（1）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（8）；待测试黄土边坡试样（2）置于模型箱（1）中；所述温湿度数据采集装置置于待测试黄土边坡试样（2）中；所述喷淋及加热装置置于模型箱（1）的正上方；所述PIV测试系统（4）置于模型箱（1）外侧并与待测试黄土边坡试样（2）的流动方向相垂直。

【技术特征摘要】
1.一种干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置，其特征在于：所述干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置包括模型箱（1）、温湿度数据采集装置、PIV测试系统（4）以及喷淋及加热装置；所述模型箱（1）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（8）；待测试黄土边坡试样（2）置于模型箱（1）中；所述温湿度数据采集装置置于待测试黄土边坡试样（2）中；所述喷淋及加热装置置于模型箱（1）的正上方；所述PIV测试系统（4）置于模型箱（1）外侧并与待测试黄土边坡试样（2）的流动方向相垂直。2.根据权利要求1所述的干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置，其特征在于：所述温湿度数据采集装置包括温湿度传感器（3）以及与温湿度传感器（3）相连的温湿度数据采集计算机（7）；所述温湿度传感器（3）置于待测试黄土边坡试样（2）中；所述温湿度数据采集计算机（7）置于模型箱（1）外部。3.根据权利要求2所述的干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置，其特征在于：所述模型箱（1）的边框上设置有圆孔（5）；所述温湿度数据采集装置还包括分别连接温湿度传感器（3）以及温湿度数据采集计算机（7）的导电线（6）；所述导电线（6）穿过模型箱（1）的边框上设置的圆孔（5）。4.根据权利要求3所述的干湿交替环境下黄土边坡室内模型试验装置，其特征在于：所述待测试黄土边坡试样（2）是一层或多层。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵紫阳，赵队家，刘少文，张军，孙志杰，赵建斌，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，山西交科公路勘察设计院，
类型：新型
国别省市：山西;14