一种冻融循环下边坡模型水分迁移测试装置制造方法及图纸

技术编号：39985596 阅读：15 留言：0更新日期：2024-01-09 01:52

本发明专利技术公开了一种冻融循环下边坡模型水分迁移测试装置，包括：模型箱，模型箱内部为岩土介质边坡模型，并且模型底部与自动补水装置连接。自动补水装置包括试样补水槽，气压平衡管及马利奥特瓶，试样补水槽中添加荧光示踪剂以对边坡内部的水分迁移过程进行全程直观的观测。该装置的冻融循环系统包括上冷浴板，冷浴装置，下常温板，常温水泵以及连接管路，以模拟实际大气环境变化引起的边坡冻融循环。该装置包括激光位移计，温度传感器，数据采集仪，计算机，紫光灯和数码摄像机，对边坡模型变形过程中的位移、温度等物理量进行数据采集，为所需研究提供定量分析基础。通过冻融循环系统模拟大气环境对边坡模型的升降温作用，观测边坡模型在冻融循环作用下的变形及内部水分迁移过程。为寒区边坡地质灾害的机理研究及预测预警提供依据。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于岩土工程试验及工程运用，特别涉及一种冻融循环下边坡模型水分迁移测试装置。

技术介绍

1、在冻土地区，受环境气温影响，地表岩土介质会发生反复的冻结和融化，即经历冻融循环作用。气温较低时，岩土介质中的水发生结冰，体积膨胀导致介质孔隙细观结构发生改变，且水分向冻结区迁移；气温较高时，冰融化成水，水分在岩土介质内部重新分布。在冻融循环作用下，岩土介质中的水分发生迁移，并导致介质内部结构改变而降低其力学性能，从而影响寒区岩土工程的安全。且根据冻融循环次数的不同，岩土介质内部的水分迁移规律也会随之改变。

2、cn105092578b公开了一种冻土中水分迁移过程追踪装置及其实验方法，装置包括土样槽、上冷浴板和下冷浴槽，利用上冷浴板和下冷浴槽为土体进行单向降温，通过向土样中添加荧光剂的方法直观观察冻土中的水分迁移过程。但该装置及方法未考虑冻融循环作用对岩土介质内部水分迁移的影响，且涉及试样尺度较小，不能考虑基于实际边坡工程缩尺的边坡模型，未设计边坡滑移区域，装置边界约束了内部土样的自由变形，不能还原冻融循环下的边坡失稳过程。

技术实现思路

1、本专利技术所要解决的技术问题为岩土介质边坡模型在冻融循环作用下的温度场分布、变形观测、水分迁移观测问题，提供了一种冻融循环下边坡模型水分迁移测试装置。该装置模拟了实际的地下水补给作用，可以实现低温岩土介质水分迁移测试，装置结构简单，整体结构清晰，成本较低，可实现冻融循环下边坡模型变形过程及水分迁移过程的直接观测，可视性强。

<p>2、为解决现有技术问题，本专利技术采取的技术方案为：

3、一种冻融循环下边坡模型水分迁移测试装置，包括模型箱、紫光灯和数码摄像机，模型箱内部空间用于放置边坡模型试样、钢架、上冷浴板，所述边坡模型试样内部埋置若干个温度传感器，温度传感器均与数据采集仪连接，数据采集仪与计算机连接；

4、模型箱为带盖的封闭模型，营造封闭的模拟环境；

5、边坡模型试样的坡顶一侧紧靠模型箱内壁放置，坡脚一侧与模型箱内壁之间留有空间，所述空间的长度不少于边坡模型高度的一半，以供边坡自由变形；

6、所述模型箱内部，且高于边坡模型试样的坡顶的位置架设钢架，钢架朝向模型箱内的一侧上安装若干个激光位移计；

7、所述模型箱的盖子与钢架上方设置有上冷浴板，上冷浴板内部布设有冷冻液铜管，所述冷冻液铜管的两端分别为冷冻液进口端和冷冻液出口端，所述冷冻液进口端与冷凝液输入管连接，冷冻液出口端与冷凝液输出管连接，所述上冷浴板通过冷凝液输入管和冷凝液输出管与冷浴装置连接，冷凝液输入管的另一端与冷浴装置的出液口连接，冷凝液输出管的另一端与冷浴装置的进液口连接；

8、模型箱下方设置下常温板，下常温板内部布设常温水铜管，所述常温水铜管的两端分别为常温水进口端和常温水出口端，所述常温水进口端与常温水输入管连接，所述常温水出口端与常温水输出管连接，所述下常温板通过常温水输入管和常温水输出管与常温水泵连接；

9、模型箱底部设置有试样补水槽，试样补水槽一侧用软管连接气压平衡管以平衡试样补水槽内的气压，使得马利奥特瓶中的水能够流向试样补水槽内，另一侧用注水软管连接马利奥特瓶，利用连通器原理向试样补水槽内注水。

10、作为改进的是，模型箱上设有孔洞，方便数据传输线及冷凝液常温水输入输出管穿过，模型箱的材质为高透光的有机玻璃。

11、作为改进的是，在模拟大气环境降温导致的边坡冻结过程中，上冷浴板为冷端提供负温，下常温板为暖端提供正温，形成了由上至下的单向冻结场；在模拟大气环境升温导致的边坡融化过程中，将上冷浴板与常温水泵连接，则模型上部转换为暖端提供正温。

12、作为改进的是，常温水泵具有温控功能，且温度设置范围为0~30℃，可模拟实际地下岩土介质各季节的温度。

13、作为改进的是，试样补水槽内部存储液体含有荧光示踪剂，在冻融循环作用下含有荧光示踪剂的水分将往边坡模型试样内部迁移。

14、有益效果

15、与现有技术相比，本专利技术一种冻融循环下边坡模型水分迁移测试装置，实现了实验室尺度模拟大气环境升降温导致的模型试样冻融循环作用，同时模拟真实的地下水补给作用，为寒区地质灾害机理研究提供依据。装置整体结构清晰，成本较低，可模拟实际大气环境升降温导致的岩土介质冻融循环作用，冷端及暖端的温度可控，可根据模拟的实际边坡工程问题进行设置。该装置的温度数据采集作用可以反映模拟边坡内被的温度场情况，以用于相应的理论及数值模拟研究。该装置监测了冻融循环作用下边坡模型的变形情况，实现冻融循环下边坡模型变形过程及水分迁移过程的直接观测，可视性强。结合激光位移计及温度传感器等设备进行冻融循环下边坡问题的定量化研究，操作简单，数据可靠性高，该装置为实际边坡工程设计及安全防护提供参考依据。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种冻融循环下边坡模型水分迁移测试装置，包括模型箱（1）、紫光灯（19）和数码摄像机（20），其特征在于，模型箱（1）内部空间用于放置边坡模型试样（4）、钢架（5）、上冷浴板（2），所述边坡模型试样（4）内部埋置若干个温度传感器（10），温度传感器（10）均与数据采集仪（11）连接，数据采集仪（11）与计算机（12）连接；

2.根据权利要求1所述的冻融循环下边坡模型水分迁移测试装置，其特征在于，模型箱（1）上设有孔洞，方便连接管路及数据传输线串入箱内，模型箱（1）的材质为高透光的有机玻璃。

3.根据权利要求1所述的冻融循环下边坡模型水分迁移测试装置，其特征在于，在模拟大气环境降温导致的边坡冻结过程中，上冷浴板（2）为冷端提供负温，下常温板（3）为暖端提供正温，形成了由上至下的单向冻结场；在模拟大气环境升温导致的边坡融化过程中，将上冷浴板（2）与常温水泵（16）连接，则模型上部转换为暖端提供正温。

4.根据权利要求1所述的冻融循环下边坡模型水分迁移测试装置，其特征在于，常温水泵（16）具有温控功能，且温度设置范围为0~30℃，可模拟实际地下岩土介质各季节的温度。

5.根据权利要求1所述的冻融循环下边坡模型水分迁移测试装置，其特征在于，试样补水槽（8）内部存储液体含有荧光示踪剂，在冻融循环作用下含有荧光示踪剂的水分将往边坡模型试样内部迁移。

...

【技术特征摘要】

3.根据权利要求1所述的冻融循环下边坡模型水分迁移测试装置，其特征在于，在模拟大...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵光思，俞扬，周扬，任明辉，王正宇，陈君，王海航，张润华，王郑州，胡昊，袁行栋，万昇盛，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人