一种地下水侵蚀与河流侧蚀耦合作用下冻融滑坡试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地下水侵蚀与河流侧蚀耦合作用下冻融滑坡试验装置，属于滑坡模型试验技术领域，包括：试验模型、冻融循环系统、水循环系统及监测传感系统；试验模型包括模型箱及坡体，模型箱内形成一试验腔，坡体内置于试验腔；冻融循环系统包括制热组件及制冷组件；水循环系统包括地下水循环组件及河流侧蚀组件，地下水循环组件包括供水件、第一给水件、第一抽水件及多个吸水件；河流侧蚀组件包括水槽、第二给水件、第二抽水件及翻转件；监测传感系统用于监测坡体失稳的过程；本发明专利技术中的冻融循环作用过程较为完整，且结合多种水蚀作用实现冻融作用与水作用的共同模拟，使得模拟结果更加真实。更加真实。更加真实。

【技术实现步骤摘要】
一种地下水侵蚀与河流侧蚀耦合作用下冻融滑坡试验装置


[0001]本专利技术涉及滑坡模型试验
，尤其是涉及一种地下水侵蚀与河流侧蚀耦合作用下冻融滑坡试验装置。

技术介绍

[0002]冻土，一般是指温度在0℃或0℃以下，并含有冰的各种岩土和土壤。按岩土体冻结持续时间的长短，可将其分为两类，多年冻土和季节性冻土。我国冻土分布面积很广，其中季节冻土占国土面积的52.5％在这一区域，冻胀、冰劈、冻融泥流、冻融滑坡、融沉等灾害现象时有发生，尤其是近几十年来,全球气候转暖,常年冻土区和季节冻土区崩塌、滑坡等地质灾害频发,对水利水电工程、道路工程、工业民用建筑等造成巨大危害。
[0003]季节性冻融过程中地下水响应极其敏感，地下水分布和变化对黄土斜坡体内岩土体的应力状态、力学性状及斜坡稳定性均有较大的影响，冻结期滞水与融解期疏水引发的斜坡范围内地下水位变化是黄土斜坡稳定性变化及失稳破坏的主要诱发因素之一。
[0004]对季节性冻融作用影响下滑坡进行物理模型试验，分析滑坡地下水响应特征及变化特征，总结其演化失稳过程，进一步揭示滑坡的演化失稳机理，对于预防和治理上述地质灾害，保障工程安全以及保护人民生命财产安全具有重要意义。
[0005]现有的滑坡物理模型试验，考虑的影响因素主要为降雨、地震诱发等。其缺点是未提出完整的冻融循环过程，特别地，只对单独的坡体进行冻融循环试验，缺少对滑坡起关键作用的地下水及河流作用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种地下水侵蚀与河流侧蚀耦合作用下冻融滑坡试验装置，解决现有技术中的技术问题。
[0007]为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案提供一种地下水侵蚀与河流侧蚀耦合作用下冻融滑坡试验装置，包括：
[0008]试验模型，试验模型包括模型箱及坡体，模型箱内形成一试验腔，坡体内置于试验腔；
[0009]冻融循环系统，冻融循环系统包括制热组件及制冷组件，制热组件具有一与试验腔连通供以输送热气的制热端，制冷组件具有一与试验腔连通供以输送冷气的制冷端；
[0010]水循环系统，水循环系统包括地下水循环组件及河流侧蚀组件，地下水循环组件包括供水件、第一给水件、第一抽水件及多个吸水件，供水件包括多个并列布置于坡体内部的供水管，第一给水件及第一抽水件分别与多个供水管的两端连通、分别用于向供水管输送地下水及通过供水管抽出地下水，多个吸水件分别设于相邻两个供水管之间供以吸收并储存地下水，供水管与吸水件对应一侧沿供水管的长度方向开设有多个供水孔；河流侧蚀组件包括水槽、第二给水件、第二抽水件及翻转件，水槽设于坡体一侧且其内部与坡体对应，第二给水件及第二抽水件分别与水槽的两侧连通、分别用于向水槽内供水及抽出水槽
内的水，翻转件转动设于水槽、用于转动时将水向坡体拨动；
[0011]监测传感系统，用于监测坡体失稳的过程。
[0012]在一些实施例中，试验模型还包括应力加载装置及支撑抬升装置；
[0013]支撑抬升装置包括千斤顶、上底板及下底板，下底板平铺于模型箱的底部，上底板与下底板转动相连，坡体设于上底板的上方，千斤顶设于上底板及下底板之间，且千斤顶的两端分别与上底板及下底板转动相连；
[0014]应力加载装置包括大力夹、支撑杆、液压缸及应力板，支撑杆设于坡体的较高一侧，液压缸的两端分别连接大力夹和应力板，应力板与坡体连接，大力夹与支撑杆可拆卸式夹持相连。
[0015]在一些实施例中，冻融循环系统还包括箱体、温控器、散热风扇及计时器；
[0016]箱体置于模型箱上，箱体内设有隔板供以将箱体分为制热室和制冷室两部分，制热室用于放置制热组件，制冷室用于放置制冷组件，箱体下侧与制热室和制冷室对应位置分别设有均与试验腔连通的热风口和冷风口；
[0017]温控器与制冷组件和制热组件均电连接；
[0018]模型箱的侧壁开设有安装通道，散热风扇设于安装通道；
[0019]计时器与监测传感系统电连接。
[0020]在一些实施例中，制热组件包括PTC加热器、第一蒸发风机和热风管道，第一蒸发风机置于PTC加热器上并用于接收PTC加热器产生的热量，热风管道的两端分别连接第一蒸发风机和热风口、用于将热量通过热风口传递至模型箱内。
[0021]在一些实施例中，制冷组件包括压缩机、冷凝器、冷凝风机、蒸发器、第二蒸发风机和冷风管道，压缩机的两侧分别连接冷凝器和蒸发器，冷凝器连接冷凝风机，蒸发器连接第二蒸发风机，冷风管道的两端分别连接第二蒸发风机和冷风口、用于将产生的冷气通过冷风管道传递至模型箱内。
[0022]在一些实施例中，水循环系统还包括水箱，水箱与第一给水件、第一抽水件、第二给水件及第二抽水件均连通。
[0023]在一些实施例中，第一给水件包括供水盒、水阀、第一流量计、第一水泵及第一进水管，供水盒设有两个，其中一个供水盒与坡体一侧相连并分别与多个供水管及第一进水管的一端连通、另一个供水盒放置于坡体内部滑带处并设于供水件及吸水件的外侧，第一进水管的另一端与水箱连通，第一进水管上设有水阀、第一流量计和第一水泵；
[0024]第一抽水件包括第一出水管及第一抽水泵，第一出水管一端与多个供水管均连通、其另一端与水箱连通，第一出水管上设有第一抽水泵；
[0025]吸水件包括密胺海绵，密胺海绵与供水管紧密相连。
[0026]在一些实施例中，第二给水件包括第二进水管、水压泵及第二流量计，第二进水管的一端与水槽的一侧连通、其另一端与水箱连通，第二进水管上设有水压泵及第二流量计；
[0027]第二抽水件包括第二出水管及第二抽水泵，第二出水管的一端与水槽的另一侧连通、其另一端与水箱连通，第二出水管上设有第二抽水泵；
[0028]翻转件包括螺旋桨及驱动部件，螺旋桨设于水槽，驱动部分的驱动端与螺旋桨相连供以驱动螺旋桨转动。
[0029]在一些实施例中，水循环系统还包括控制台，控制台与水压泵及第二抽水泵电连
接，水槽内还设有加热棒，水槽设于坡体较低一侧。
[0030]在一些实施例中，监测传感系统包括计算机、若干个温度传感器、若干个应力传感器、地下水监测组件、三维激光扫描仪及高清摄像头；
[0031]各个温度传感器分别埋设于坡体的表面、坡体的中心以及坡体的底部，用于监测模型箱内以及坡体内的温度；
[0032]各个应力传感器安装于坡体的后缘和坡体的内部，坡体后缘的应力传感器用于监测推力大小，坡体内部的应力传感器用于监测滑坡失稳时内部裂隙所受应力情况；
[0033]地下水监测组件包括孔隙水压传感器及湿度传感器，孔隙水压传感器及湿度传感器均设于坡体内部，孔隙水压传感器用于监测因地下水变化引起的滑坡体内部应力改变，湿度传感器用于监测滑坡体内部相应位置的湿度；
[0034]三维激光扫描仪设于坡体的一侧且其扫描端与坡体对应，供以利用三维激光扫描仪对坡体进行扫描；
[0035]高清摄像头设于坡体的一侧且其拍摄端与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下水侵蚀与河流侧蚀耦合作用下冻融滑坡试验装置，其特征在于，包括：试验模型，所述试验模型包括模型箱及坡体，所述模型箱内形成一试验腔，所述坡体内置于所述试验腔；冻融循环系统，所述冻融循环系统包括制热组件及制冷组件，所述制热组件具有一与所述试验腔连通供以输送热气的制热端，所述制冷组件具有一与所述试验腔连通供以输送冷气的制冷端；水循环系统，所述水循环系统包括地下水循环组件及河流侧蚀组件，所述地下水循环组件包括供水件、第一给水件、第一抽水件及多个吸水件，所述供水件包括多个并列布置于所述坡体内部的供水管，所述第一给水件及第一抽水件分别与多个所述供水管的两端连通、分别用于向所述供水管输送地下水及通过供水管抽出地下水，多个所述吸水件分别设于相邻两个供水管之间供以吸收并储存地下水，所述供水管与所述吸水件对应一侧沿所述供水管的长度方向开设有多个供水孔；所述河流侧蚀组件包括水槽、第二给水件、第二抽水件及翻转件，所述水槽设于所述坡体一侧且其内部与所述坡体对应，所述第二给水件及所述第二抽水件分别与所述水槽的两侧连通、分别用于向所述水槽内供水及抽出所述水槽内的水，所述翻转件转动设于所述水槽、用于转动时将水向所述坡体拨动；监测传感系统，用于监测所述坡体失稳的过程。2.根据权利要求1所述的一种地下水侵蚀与河流侧蚀耦合作用下冻融滑坡试验装置，其特征在于，所述试验模型还包括应力加载装置及支撑抬升装置；所述支撑抬升装置包括千斤顶、上底板及下底板，所述下底板平铺于所述模型箱的底部，所述上底板与所述下底板转动相连，所述坡体设于所述上底板的上方，所述千斤顶设于所述上底板及下底板之间，且所述千斤顶的两端分别与所述上底板及所述下底板转动相连；所述应力加载装置包括大力夹、支撑杆、液压缸及应力板，所述支撑杆设于所述坡体的较高一侧，所述液压缸的两端分别连接大力夹和应力板，所述应力板与所述坡体连接，所述大力夹与所述支撑杆可拆卸式夹持相连。3.根据权利要求1所述的一种地下水侵蚀与河流侧蚀耦合作用下冻融滑坡试验装置，其特征在于，所述冻融循环系统还包括箱体、温控器、散热风扇及计时器；所述箱体置于所述模型箱上，所述箱体内设有隔板供以将所述箱体分为制热室和制冷室两部分，所述制热室用于放置制热组件，所述制冷室用于放置制冷组件，所述箱体下侧与制热室和制冷室对应位置分别设有均与所述试验腔连通的热风口和冷风口；所述温控器与所述制冷组件和所述制热组件均电连接；所述模型箱的侧壁开设有安装通道，所述散热风扇设于所述安装通道；所述计时器与所述监测传感系统电连接。4.根据权利要求3所述的一种地下水侵蚀与河流侧蚀耦合作用下冻融滑坡试验装置，其特征在于，所述制热组件包括PTC加热器、第一蒸发风机和热风管道，所述第一蒸发风机置于所述PTC加热器上并用于接收PTC加热器产生的热量，所述热风管道的两端分别连接第一蒸发风机和热风口、用于将热量通过所述热风口传递至所述模型箱内。5.根据权利要求3所述的一种地下水侵蚀与河流侧蚀耦合作用下冻融滑坡试验装置，其特征在于，所述制冷组件包括压缩机、冷凝器、冷凝风机、蒸发器、第二蒸发风机...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙欣爽，温韬，胡明毅，朱钰，郭威，黄德昕，王艳昆，唐睿旋，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：