一种基于气候变化模拟的特殊土研究装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于气候变化模拟的特殊土研究装置，所述装置包括：试验箱，设置在试验箱内部的模型箱、控温底板、降雨装置、季节太阳辐射装置和数据采集系统。其中，模型箱用于构建路基、天然场地、边坡、抗滑桩等试验模型，控温底板控制模型箱底部的温度变化，降雨装置用于控制试验箱内部的降雨量及其降雨时长，季节太阳辐射装置用于模拟试验箱内部的辐射变化，数据采集系统用于数据采集，本发明专利技术通过在模型箱内设置不同的试验模型，通过控温底板、降雨装置和季节太阳辐射装置实现在不同气候条件下特殊土内部的水分、温度、盐分等变化规律及其盐冻胀变形的研究。律及其盐冻胀变形的研究。律及其盐冻胀变形的研究。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气候变化模拟的特殊土研究装置


[0001]本专利技术涉及寒区岩土工程领域，特别是涉及一种基于气候变化模拟的特殊土研究装置。

技术介绍

[0002]在寒冷地区，广泛分布着大面积的特殊土，例如冻土、盐渍土等。特殊土相比常规土而言，其性质具有一定的特殊性，主要表现为特殊土的性质与外界气候变化相关。由于外界气候发生改变，必然会引起特殊土内部的水分、温度、盐分等发生变化，进而导致修建在特殊土上部的工程建筑物出现盐胀、冻胀等一系列病害问题。为了避免寒冷地区拟建及现有工程出现盐胀及冻胀等病害问题，研究特殊土内部的水分、温度、盐分等变化规律成为当今研究的热点问题。目前多采用现场布设传感器的方式研究当前气候条件下特殊土内部的水分、温度、盐分等变化规律，而现场监测过程周期长，费用高，且仅能研究当前气候条件下特殊土内部的水分、温度、盐分等变化规律。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于气候变化模拟的特殊土研究装置，以基于气候模拟的方式实现任意气候变化条件下特殊土内部的水分、温度、盐分等变化规律及其盐冻胀变形的研究。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术提供一种基于气候变化模拟的特殊土研究装置，所述装置包括：试验箱，设置在试验箱内部的模型箱、控温底板、降雨装置、季节太阳辐射装置和数据采集系统；
[0006]所述模型箱的内部用于设置基于特殊土搭建的试验模型；所述特殊土包括冻土和盐渍土，所述试验模型包括路基模型、天然场地模型、边坡模型和抗滑桩模型；
[0007]所述控温底板设置在所述模型箱内部的底面上；
[0008]所述降雨装置设置在所述模型箱的上部；
[0009]所述季节太阳辐射装置设置在所述试验箱内部的顶面上；
[0010]所述数据采集系统用于采集所述试验模型的性质参数；所述性质参数至少包括所述试验模型内部的温度、水分含量、盐分含量、热通量和盐冻胀变形以及所述试验模型上表面的辐射分量和表层温度。
[0011]可选的，所述试验箱的侧面、顶面和底面均为保温墙体，所述试验箱的侧面的保温墙体上设置有门和观察窗。
[0012]可选的，所述试验箱内部还设置有风机，所述试验箱外部设置有与所述风机相连接的压缩机；所述风机和所述压缩机用于调节所述试验箱内的气温。
[0013]可选的，所述模型箱的侧面由方钢支架和设置在所述方钢支架上的真空绝热板组成；所述方钢支架由不同尺寸的方钢组装而成；
[0014]所述模型箱的底面为真空绝热板。
[0015]可选的，所述控温底板包括成阵列排列的多个控温单元，每个所述控温单元均由铜管盘制而成；
[0016]在铜管延伸方向上的相邻两个所述控温单元之间采用U型接头连接，在铜管延伸方向的垂直方向上的相邻两个所述控温单元之间采用I型接头连接。
[0017]可选的，所述数据采集系统包括设置在所述模型箱内部的温度
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湿度
‑
盐分一体式传感器和热通量传感器；
[0018]所述数据采集系统还包括设置在所述模型箱的顶部的横梁上的辐射传感器、地表红外测温仪和三维多点位移动态测量仪；
[0019]所述数据采集系统还包括数据采集器；
[0020]所述数据采集器分别与温度
‑
湿度
‑
盐分一体式传感器、热通量传感器、辐射传感器、地表红外测温仪和三维多点位移动态测量仪连接；
[0021]所述温度
‑
湿度
‑
盐分一体式传感器用于测量所述试验模型内部的温度、水分含量和盐分含量，所述热通量传感器用于测量所述试验模型内部的热通量，所述三维多点位移动态测量仪用于测量所述试验模型的盐冻胀变形，所述辐射传感器用于测量所述试验模型上表面的辐射分量，所述地表红外测温仪用于测量所述试验模型上表面的表层温度。
[0022]可选的，所述横梁的两端均设置有滚轮，所述模型箱的顶部设置有两个轨道；
[0023]所述横梁的两端分别通过所述滚轮在两个所述轨道上滑移。
[0024]可选的，所述降雨装置包括水箱、增压泵和降雨喷头；
[0025]所述水箱位于所述试验箱内部，且位于所述模型箱的外部；
[0026]所述增压泵设置在所述水箱内，所述增压泵的出水口通过PU气管与所述降雨喷头相连接；
[0027]所述降雨喷头设置在所述模型箱的上部。
[0028]可选的，所述研究装置还包括降雨控制装置，所述降雨控制装置包括电磁阀和降雨控制单元；
[0029]所述增压泵通过电磁阀与电源连接，所述电磁阀的控制端与所述降雨控制单元连接；
[0030]所述降雨控制单元用于控制所述降雨装置的雨量速度、降雨时长和降雨间隔。
[0031]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0032]本专利技术公开了一种基于气候变化模拟的特殊土研究装置，所述装置包括：试验箱，设置在试验箱内部的模型箱、控温底板、降雨装置、季节太阳辐射装置和数据采集系统。其中，模型箱用于构建路基、天然场地、边坡、抗滑桩等试验模型，控温底板控制模型箱底部的温度变化，降雨装置用于控制试验箱内部的降雨量及其降雨时长，季节太阳辐射装置用于模拟试验箱内部的辐射变化，数据采集系统用于数据采集，本专利技术通过在模型箱内设置不同的试验模型，通过控温底板、降雨装置和季节太阳辐射装置实现在不同气候条件下特殊土内部的水分、温度、盐分等变化规律及其盐冻胀变形的研究。
[0033]可以根据研究需求，可通过选用不同尺寸的方钢搭建不同尺寸的方钢支架，并通过设置控温单元的数量，获得不同尺寸的温控底板，进而实现不同尺寸的试验模型的构建。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1为本专利技术实施例提供的一种基于气候变化模拟的特殊土研究装置的结构示意图；
[0036]图2为本专利技术实施例提供的模型箱的结构示意图；
[0037]图3为本专利技术实施例提供的控温底板的结构示意图；
[0038]图4为本专利技术实施例提供的降雨装置的结构示意图；
[0039]附图标记说明：
[0040]1‑
试验箱；2
‑
模型箱；3
‑
控温底板；4
‑
降雨装置；5
‑
季节太阳辐射装置；6
‑
数据采集系统；7
‑
控温冷浴；11
‑
保温墙体；12
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门；13
‑
观察窗；14
‑
风机；15
‑
压缩机；16
‑
微电脑控制箱；2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于气候变化模拟的特殊土研究装置，其特征在于，所述装置包括：试验箱，设置在试验箱内部的模型箱、控温底板、降雨装置、季节太阳辐射装置和数据采集系统；所述模型箱的内部用于设置基于特殊土搭建的试验模型；所述特殊土包括冻土和盐渍土，所述试验模型包括路基模型、天然场地模型、边坡模型和抗滑桩模型；所述控温底板设置在所述模型箱内部的底面上；所述降雨装置设置在所述模型箱的上部；所述季节太阳辐射装置设置在所述试验箱内部的顶面上；所述数据采集系统用于采集所述试验模型的性质参数；所述性质参数至少包括所述试验模型内部的温度、水分含量、盐分含量、热通量和盐冻胀变形以及所述试验模型上表面的辐射分量和表层温度。2.根据权利要求1所述的基于气候变化模拟的特殊土研究装置，其特征在于，所述试验箱的侧面、顶面和底面均为保温墙体，所述试验箱的侧面的保温墙体上设置有门和观察窗。3.根据权利要求1或2所述的基于气候变化模拟的特殊土研究装置，其特征在于，所述试验箱内部还设置有风机，所述试验箱外部设置有与所述风机相连接的压缩机；所述风机和所述压缩机用于调节所述试验箱内的气温。4.根据权利要求1所述的基于气候变化模拟的特殊土研究装置，其特征在于，所述模型箱的侧面由方钢支架和设置在所述方钢支架上的真空绝热板组成；所述方钢支架由不同尺寸的方钢组装而成；所述模型箱的底面为真空绝热板。5.根据权利要求1所述的基于气候变化模拟的特殊土研究装置，其特征在于，所述控温底板包括成阵列排列的多个控温单元，每个所述控温单元均由铜管盘制而成；在铜管延伸方向上的相邻两个所述控温单元之间采用U型接头连接，在铜管延伸方向的垂直方向上的相邻两个所述控温单元之间采用I型接头连接。6.根据权利要求1所述的基于气候变化模拟的特殊土研究装置，其特征在于，所述数据采集系统包括设置在所述模型箱内部的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：周凤玺，周志雄，张明礼，马昭，雷兵兵，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：