一种裂缝发展和优先流形成的试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种裂缝发展和优先流形成的试验装置,包括一个刚性的主体框架，所述框架的底部设有用于承载试验土样的承土试验缸，所述承土试验缸中设有三层以上的土水混合物，在两层土水混合物之间预埋水分、温度、孔隙水压传感器，各传感器与测试系统连接，所述框架上设有用于支撑拍照系统的拍照系统支撑框架,和用于支撑加热系统的加热系统支撑框架，所述加热系统支撑框架位于拍照系统支撑框架的上方。本实用新型专利技术将对优先流的研究由室外较为复杂转到室内模型试验，大大节约成本。能够对现场优先流的发展情况提供一定的指导作用。

An experimental device for crack development and preferential flow formation

【技术实现步骤摘要】
一种裂缝发展和优先流形成的试验装置
本技术属于模拟降雨强度和温度场双重效应下边坡的渗流特性和降雨-温度干湿循环下的优先流领域，具体的说，是涉及一种裂缝发展和优先流形成的试验装置。
技术介绍
在诸多裂缝种类当中，干缩裂缝是最为常见的一种，其对农业有很大的影响，裂缝的大量开展不但会造成农田水分大量流失，而且还会导致农业用地强度急剧降低，从而在突发降雨被带走大量无机肥。其次，无论是在农业还是在岩土工程领域，裂缝发展为优先流的形成和蔓延提供了条件，而优先流最大的危害在于形成的水分优先通道极大弱化了土体的内部结构性，最终在局部形成大面积的土体内部管涌、侵蚀等，还有可能造成流沙等较大的非工程以及工程事故。而在现阶段的室内试验中，尚未有在设定的温度下，裂缝产生和优先流探索先后进行的具体方案和技术。同时在现场工况中，也无法进行大面积的监测，更缺少相应的预防措施。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种裂缝发展和优先流形成的试验装置。本技术通过下述方案实现：一种裂缝发展和优先流形成的试验装置，包括一个刚性的主体框架，所述框架的底部设有用于承载试验土样的承土试验缸，所述承土试验缸中设有三层以上的土水混合物，在两层土水混合物之间预埋水分、温度、孔隙水压传感器，各传感器与测试系统连接，所述框架上设有用于支撑拍照系统的拍照系统支撑框架,和用于支撑加热系统的加热系统支撑框架，所述加热系统支撑框架位于拍照系统支撑框架的上方。所述主体框架为杆状物围成的立方体结构，在立方体结构的四条竖直边框上均设有自上而下的调节孔，各竖直边上的调节孔在同样高度成组出现，通过在相同高度的调节孔设置支撑杆来对拍照系统支撑框架和加热系统支撑框架进行支撑和高度调节。所述拍照系统支撑框架和加热系统支撑框架横跨在相同高度且相对设置的两根支撑杆上。所述加热系统为加热灯，采用三根以上的线光源式加热灯，所述拍照系统为CCD工业相机。本技术的有益效果为：1.将对优先流的研究由室外较为复杂转到室内模型试验，大大节约成本。能够对现场优先流的发展情况提供一定的指导作用。2.在对优先流的探索中，能够研究不同温度条件下其发展情况。同时，能够通过温度、水分等传感器对不同点的温度、水分等变化进行实时监测。通过拍照装置，可以提取出试样裂缝的发展情况；并为有效合理地分析裂缝扩展与优先流发展情况之间的关系提供了实践基础。附图说明图1为本技术一种裂缝发展和优先流形成的试验装置的结构示意图；图2为本技术的使用状态示意图；图3为测得的不同土层深度处含水率随时间变化的示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术进一步说明：实施例一：参见图1，图2。本技术公开了一种裂缝发展和优先流形成的试验装置，包括一个刚性的主体框架1，所述框架的底部设有用于承载试验土样的承土试验缸6，所述承土试验缸6中设有三层以上的土水混合物，在两层土水混合物之间预埋水分、温度、孔隙水压传感器，各传感器与测试系统连接，所述框架上设有用于支撑拍照系统的拍照系统支撑框架4,和用于支撑加热系统的加热系统支撑框架2，所述加热系统支撑框架2位于拍照系统支撑框架4的上方。试验主体框架由截面尺寸为的不锈型钢焊接而成。而主体框架外尺寸为。从主体框架顶部始，向下每隔打直径为的孔，主体框架的四根立柱中，每根立柱共计有11个孔，如图1，图中的A柱有、、、、、、、、、、共计11个直径为的孔；其它三根立柱：B柱、C柱、D柱也各自有11个直径为的孔，供加热、拍照支撑杆嵌入以调节高度。所述主体框架1为杆状物围成的立方体结构，在立方体结构的四条竖直边框上均设有自上而下的调节孔，各竖直边上的调节孔在同样高度成组出现，通过在相同高度的调节孔设置支撑杆8来对拍照系统支撑框架4和加热系统支撑框架2进行支撑和高度调节。所述拍照系统支撑框架4和加热系统支撑框架2横跨在相同高度且相对设置的两根支撑杆8上。所述加热系统为加热灯，采用三根以上的线光源式加热灯3，所述拍照系统为CCD工业相机5。承土试验缸为试验很重要的部分，在做样的过程中，将温度、水分、孔隙水压等传感器分层分批埋置在试样中。传感器所收集的数据最终被计算机所记录和保存。其中，CCD工业相机所采得的相片信息则被储存在对应的SD存储卡中。在进行试验前，首先选定好所需的试验温度，较为常见而且具有代表性的温度有10℃，15℃，20℃，25℃，30℃等，接着将加热系统支呈杆调到对应试验温度所需高度。同时为了使CCD工业相机能够拍得大小合适且最为清楚的试验照片，将拍照系统支呈杆调到合适高度，调节相机焦距曝光。相机正常工作的温度的上限为50℃，因此必须保证加热系统与拍照系统有足够的距离，此外还需对相机采取合适的隔热措施。在探究土壤粒径对裂缝发展以及优先流形成过程中，首先选用花岗岩残积土为试验土，配置液限含水率也即的土水混合物，接着将土水混合物分五层均匀填实在承土试验缸1中，当填实高度达时，开始埋置水分、温度、孔隙水压传感器，每填实土水混合物，埋置一层传感器。共计埋置6层传感器。试样累计高度为，并将传感器依次连接计算机9。将用于支撑加热系统支撑框架2的支撑杆嵌入最低处的直径为孔洞中，试样表面温度为℃。此外，通过调试，将用于支撑拍照系统支撑框架4的支撑杆嵌入孔洞、、、时可以拍得较为完整且清晰的照片。由于该试验过程较为缓慢，所导致的水分减少仅仅为2.42%，同时在达到上限温度前，所产生的温度上升也只有5.2℃。因此，可以将拍照时间间隔大为缩短。如一天或者两天拍一组照片。实施例二：参见图1，图2，图3。同样选用粒径花岗岩残积土为试验土，配置液限含水率也即的土水混合物，接着将土水混合物分五层均匀填实在承土试验缸中，当填实高度达时，开始埋置水分、温度、孔隙水压传感器，每填实土水混合物，埋置一层传感器。共计埋置6层传感器。试样累计高度为，并将传感器依次连接计算机。但是选用的试验温度为℃。试验过程中不同土层深度处含水率随时间变化如图2所示。其中moisture2、moisture1、moisture5、moisture3、moisture6、moisture4分别表示土层从上到下的传感器所对应的含水率随时间变化情况。尽管已经对本技术的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本技术要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种裂缝发展和优先流形成的试验装置，包括一个刚性的主体框架（1），其特征在于：所述框架的底部设有用于承载试验土样的承土试验缸（6），所述承土试验缸（6）中设有三层以上的土水混合物，在两层土水混合物之间预埋水分、温度、孔隙水压传感器，各传感器与测试系统连接，所述框架上设有用于支撑拍照系统的拍照系统支撑框架（4）,和用于支撑加热系统的加热系统支撑框架（2），所述加热系统支撑框架（2）位于拍照系统支撑框架（4）的上方。/n

【技术特征摘要】
1.一种裂缝发展和优先流形成的试验装置，包括一个刚性的主体框架（1），其特征在于：所述框架的底部设有用于承载试验土样的承土试验缸（6），所述承土试验缸（6）中设有三层以上的土水混合物，在两层土水混合物之间预埋水分、温度、孔隙水压传感器，各传感器与测试系统连接，所述框架上设有用于支撑拍照系统的拍照系统支撑框架（4）,和用于支撑加热系统的加热系统支撑框架（2），所述加热系统支撑框架（2）位于拍照系统支撑框架（4）的上方。


2.根据权利要求1所述的一种裂缝发展和优先流形成的试验装置，其特征在于：所述主体框架（1）为杆状物围成的立方体结构，在立方体结...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟平，宋新强，欧阳国泉，高河，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：新型
国别省市：江西;36