一种波浪荷载下护坡堤破坏试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种波浪荷载下护坡堤破坏试验装置及方法，属于海堤边坡破坏领域，其装置包括模拟箱和顶盖，所述模拟箱用于盛放建筑物模型，包括上游部分、建筑物模型、下游部分和竖向加载部分，上游部分和下游部分模拟不同水位，上游部分包括造波机和浪高仪，造波机用于推动上游部分的水流形成波浪，浪高仪记录波浪的高度变化，建筑物模型上部敞口，木箱左右侧板装有水平振动装置，所述竖向加载装置可沿主梁移动位置，顶盖上装有加湿器、温湿度计和加热带，顶盖扣于模拟箱顶部后可形成密闭空间。本发明专利技术装置可研究不同温湿度下波浪荷载、地震荷载和超载对护坡堤破坏规律的影响；在探究护坡堤在波浪荷载条件下的破坏方面具有应用前景。

A Test Device and Method for Damage of Slope Retaining Embankment under Wave Loading

【技术实现步骤摘要】
一种波浪荷载下护坡堤破坏试验装置及方法
本专利技术涉及研究海堤边坡破坏领域，尤其涉及一种波浪荷载下护坡堤破坏试验装置及方法。
技术介绍
海堤是围海工程的重要水工建筑物。海堤作为防浪建筑物，除承受波浪作用外，同时还要挡潮。护坡堤是以土堤为主，迎水面加干砌或浆砌块石等轻型护坡的斜坡式海堤。施工时先堆土方，后砌护坡。具有施工快捷、造价低廉的优点。在实际工程中，一些海堤由滩涂区与泥土填筑而成，自身地质条件较差，再加上地震、降水和顶部超载等诸多外部因素，可能会使海堤出现安全事故。由于海堤地层岩性与土质条件存在差异，且其破坏受到温湿度影响，难以用数值方法进行分析，故需要模型试验探究其破坏过程。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种波浪荷载下护坡堤破坏试验装置及方法，该装置可克服上述现有技术上的不足，能够模拟不同温湿度下波浪荷载、地震荷载和超载对护坡堤破坏规律的影响。本专利技术的目的是这样实现的：为解决上述问题，本专利技术提供一种波浪荷载下护坡堤破坏试验装置，其包括模拟箱和顶盖，所述模拟箱内包括上游部分、建筑物模型、下游部分和竖向加载部分，所述建筑物模型设置在上游部分和下游部分之间，所述竖向加载部分设置在建筑物模型的上方，所述上游部分与上游水管相连、下游部分与下游水管相连以模拟不同水位；所述模拟箱的上游部分包括造波机、浪高仪，以及设置在模拟箱外部的伺服作动器和计算机控制器，所述造波机由液压管路连接伺服作动器，电缆Ⅱ连接计算机控制器和伺服作动器，所述浪高仪设置在造波机与建筑物模型之间，所述浪高仪的电缆Ⅰ连接浪高仪与计算机控制器，浪高仪记录波浪的高度变化并将数据传至计算机控制器，所述计算机控制器可控制造波机所造波浪的波浪要素，并可读取浪高仪记录的数据；所述建筑物模型为上部敞口的梯形的木箱，其包括上游挡板、中间挡板和下游挡板，以及左右侧板，所述上游挡板和中间挡板平行设置，且滑动安装在木箱的左右侧板的上游部位，所述下游挡板滑动安装在木箱的左右侧板的下游部位，所述木箱左右侧板中间位置装有水平振动装置，所述水平振动装置用于模拟地震，其振动强度可通过控制器调整；所述竖向加载部分由主梁、竖向加载装置和加载装置控制器构成，所述竖向加载装置通过加载装置控制器控制，二者通过电缆Ⅲ相连，所述竖向加载装置沿主梁移动，并用于夯实建筑物模型和模拟超载；所述顶盖扣于模拟箱顶部后其内形成密闭空间。进一步地，所述模拟箱的上部开有一通孔，所述液压管路、浪高仪的电缆Ⅰ和加载装置控制器的电缆Ⅲ穿过该通孔并固定。进一步地，所述上游挡板和中间挡板分别通过卡槽Ⅰ、卡槽Ⅱ滑动安装在木箱的左右侧板的上游部位。进一步地，所述下游挡板通过卡槽Ⅲ滑动安装在木箱的左右侧板的下游部位。进一步地，所述顶盖上还装有加湿器、温湿度计和加热带。本专利技术还公开了一种波浪荷载下护坡堤破坏试验装置的试验方法，其包括以下步骤：步骤一、将建筑物模型放置在模拟箱中，调整竖向加载装置的位置至建筑物模型的上方；步骤二、将填土分层填于中间挡板与下游挡板之间，使用竖向加载装置分层夯实填土，直至填土达到所需高度；步骤三、抽离中间挡板和下游挡板，在木箱上游挡板与填土之间填入碎石垫层，使用竖向加载装置夯实；步骤四、抽离上游挡板，在碎石垫层上铺设一层干砌块石护坡；步骤五、调整模拟箱内上、下游水位；步骤六、扣紧顶盖，使模拟箱内部形成密闭空间，利用加热带提供恒定温度，利用加湿器提供恒定湿度；步骤七、伺服作动器在计算机控制器控制下驱动造波机推动上游部分的水流形成波浪，浪高仪记录波浪的高度变化并将数据传至计算机控制器；步骤八、利用竖向加载装置对护坡堤施加不同级别的荷载，利用水平振动装置模拟不同级别的地震荷载，达到不同的破坏等级；步骤九、反复进行试验，记录相关工况参数，研究护坡堤破坏的特征；步骤十、拆解和清洗装置。进一步地，在步骤三中，在拆除中间挡板时避免带出填土，若填土有坍塌现象，可将填土铲除后重复步骤二。有益效果（1）能够模拟不同温湿度下波浪荷载、地震荷载和超载对护坡堤破坏规律的影响；（2）可用于室内试验，连续测得高精度数据；（3）试验材料可重复使用，环保无污染；（4）试验器材主体材料为有机玻璃，价格便宜、不易破损、寿命期长且易于维修保养。附图说明图1为本专利技术的结构正视图；图2为图1中建筑物模型木箱的侧板正视图；其中模拟箱10上游水管13下游水管16上游挡板21中间挡板22卡槽Ⅰ23卡槽Ⅱ24下游挡板25水平振动装置29造波机30液压管路31浪高仪40电缆Ⅰ41计算机控制器50伺服作动器60电缆Ⅱ61竖向加载装置72主梁71加载装置控制器73电缆Ⅲ74顶盖80温湿度计81加湿器83加热带85。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。为了方便叙述，本专利技术中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。如图1所示，一种波浪荷载下护坡堤破坏试验装置，包括模拟箱10和顶盖80，模拟箱10材质为有机玻璃，用于盛放建筑物模型。模拟箱10内包括上游部分、建筑物模型、下游部分和竖向加载部分，建筑物模型设置在上游部分和下游部分之间，竖向加载部分设置在建筑物模型的上方。上游部分与上游水管13相连、下游部分与下游水管16相连以模拟不同水位。模拟箱10的上游部分包括造波机30、浪高仪40，以及设置在模拟箱10外部的伺服作动器60和计算机控制器50。其中，造波机30由液压管路31连接伺服作动器60，电缆Ⅱ61连接计算机控制器50和伺服作动器60。在伺服作动器60的作用下推动上游部分的水流形成波浪。浪高仪40设置在造波机30与建筑物模型之间，由浪高仪40的电缆Ⅰ41连接浪高仪40与计算机控制器50，浪高仪40记录波浪的高度变化并将数据传至计算机控制器50，计算机控制器50可控制造波机30所造波浪的波浪要素，并可读取浪高仪40记录的数据。建筑物模型为上部敞口的梯形木箱，其包括上游挡板21、中间挡板22和下游挡板27，以及左右侧板。如图2所示，上游挡板21和中间挡板22平行设置，且分别通过卡槽Ⅰ23、卡槽Ⅱ24滑动安装在木箱的左右侧板的上游部位，两者的平行间距根据实际需要设计。下游挡板27通过卡槽Ⅲ28滑动安装在木箱的左右侧板的下游部位。木箱左右侧板中间位置装有水平振动装置29，水平振动装置29可模拟地震，其振动强度可通过控制器调整。竖向加载部分由主梁71、竖向加载装置72和加载装置控制器73构成，竖向加载装置72通过加载装置控制器73控制，二者通过电缆Ⅲ74相连，竖向加载装置72可用于夯实建筑物模型并模拟超载，其位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波浪荷载下护坡堤破坏试验装置，其特征在于：其包括模拟箱（10）和顶盖（80），所述模拟箱（10）内包括上游部分、建筑物模型、下游部分和竖向加载部分，所述建筑物模型设置在上游部分和下游部分之间，所述竖向加载部分设置在建筑物模型的上方，所述上游部分与上游水管（13）相连、下游部分与下游水管（16）相连以模拟不同水位；所述模拟箱（10）的上游部分包括造波机（30）、浪高仪（40），以及设置在模拟箱（10）外部的伺服作动器（60）和计算机控制器（50），所述造波机（30）由液压管路（31）连接伺服作动器（60），电缆Ⅱ（61）连接计算机控制器（50）和伺服作动器（60），所述浪高仪（40）设置在造波机（30）与建筑物模型之间，所述浪高仪（40）的电缆Ⅰ（41）连接浪高仪（40）与计算机控制器（50），浪高仪（40）记录波浪的高度变化并将数据传至计算机控制器（50），所述计算机控制器（50）可控制造波机（30）所造波浪的波浪要素，并可读取浪高仪（40）记录的数据；所述建筑物模型为上部敞口的梯形的木箱，其包括上游挡板（21）、中间挡板（22）和下游挡板（27），以及左右侧板，所述上游挡板（21）和中间挡板（22）平行设置，且滑动安装在木箱的左右侧板的上游部位，所述下游挡板（27）滑动安装在木箱的左右侧板的下游部位，所述木箱左右侧板中间位置装有水平振动装置（29），所述水平振动装置（29）用于模拟地震，其振动强度可通过控制器调整；所述竖向加载部分由主梁（71）、竖向加载装置（72）和加载装置控制器（73）构成，所述竖向加载装置（72）通过加载装置控制器（73）控制，二者通过电缆Ⅲ（74）相连，所述竖向加载装置（72）沿主梁（71）移动，并用于夯实建筑物模型和模拟超载；所述顶盖（80）扣于模拟箱（10）顶部后其内形成密闭空间。...

【技术特征摘要】
1.一种波浪荷载下护坡堤破坏试验装置，其特征在于：其包括模拟箱（10）和顶盖（80），所述模拟箱（10）内包括上游部分、建筑物模型、下游部分和竖向加载部分，所述建筑物模型设置在上游部分和下游部分之间，所述竖向加载部分设置在建筑物模型的上方，所述上游部分与上游水管（13）相连、下游部分与下游水管（16）相连以模拟不同水位；所述模拟箱（10）的上游部分包括造波机（30）、浪高仪（40），以及设置在模拟箱（10）外部的伺服作动器（60）和计算机控制器（50），所述造波机（30）由液压管路（31）连接伺服作动器（60），电缆Ⅱ（61）连接计算机控制器（50）和伺服作动器（60），所述浪高仪（40）设置在造波机（30）与建筑物模型之间，所述浪高仪（40）的电缆Ⅰ（41）连接浪高仪（40）与计算机控制器（50），浪高仪（40）记录波浪的高度变化并将数据传至计算机控制器（50），所述计算机控制器（50）可控制造波机（30）所造波浪的波浪要素，并可读取浪高仪（40）记录的数据；所述建筑物模型为上部敞口的梯形的木箱，其包括上游挡板（21）、中间挡板（22）和下游挡板（27），以及左右侧板，所述上游挡板（21）和中间挡板（22）平行设置，且滑动安装在木箱的左右侧板的上游部位，所述下游挡板（27）滑动安装在木箱的左右侧板的下游部位，所述木箱左右侧板中间位置装有水平振动装置（29），所述水平振动装置（29）用于模拟地震，其振动强度可通过控制器调整；所述竖向加载部分由主梁（71）、竖向加载装置（72）和加载装置控制器（73）构成，所述竖向加载装置（72）通过加载装置控制器（73）控制，二者通过电缆Ⅲ（74）相连，所述竖向加载装置（72）沿主梁（71）移动，并用于夯实建筑物模型和模拟超载；所述顶盖（80）扣于模拟箱（10）顶部后其内形成密闭空间。2.根据权利要求1所述的波浪荷载下护坡堤破坏试验装置，其特征在于：所述模拟箱（10）的上部开有一通孔（13），所述液压管路（31）、浪高仪（40）的电缆...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾其萃，王天鹏，马子昌，黄显峰，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32