【技术实现步骤摘要】
本技术属于边坡渗流试验，尤其涉及一种考虑层间水单点入渗的三维边坡渗流的试验装置。
技术介绍
1、层间水的存在会对边坡的稳定性和安全产生显著影响。在地质条件复杂、土壤类型多样的边坡中，由于不同土层的物理性质和水分运动特性的差异，层间水的形成位置和数量大小会呈现出较大的变化。
2、层间水的形成位置主要受到土壤结构、植被覆盖和地形等因素的影响。例如，在土壤颗粒较大、孔隙较少的情况下，层间水的分布较为集中；而在土壤颗粒较小、孔隙较多的情况下，层间水的分布则较为广泛。
3、层间水的数量大小与降雨量密切相关。当降雨强度较大时，降雨入渗会增加非饱和土的渗透力，降低非饱和土的基质吸力，从而降低边坡的稳定安全系数，导致边坡破坏。因此，对于存在层间水的边坡来说，及时监测和分析层间水的变化情况，以及采取相应的防治措施，对于保障边坡的安全稳定性具有重要意义。
4、同时，对于路基边坡来说，由于农用车辆的通过，对路基边坡也会产生一定的动载荷，而动载荷也会影响边坡的渗流情况；现有的边坡试验装置大部分载荷为恒定载荷，且作用位置均在固定位置处，无法模拟出车辆行走的动载荷形式，影响最终的测量结果。
5、目前，三维边坡渗流试验装置的研究和应用主要集中在坡表径流和地下渗流等边坡模型上。这些模型通常采用传统的土工试验方法或计算机数值模拟方法进行设计和分析。然而，对于层间水边坡的渗流试验研究相对较少，这主要是因为层间水的存在对边坡稳定性的影响较为复杂，需要进行更为精细的分析和评估。为了深入研究层间水边坡的渗流特性，一些研究者
技术实现思路
1、本技术需要解决的技术问题是：现有的边坡渗透模型主要针对的是坡表径流和地下渗流等方式，对于层间水边坡的渗流试验较少的问题；进而提供一种考虑层间水单点入渗的三维边坡渗流的试验装置。
2、本技术为解决上述技术问题采用的技术方案是：
3、一种考虑层间水单点入渗的三维边坡渗流的试验装置，它包括试验箱体、试验边坡、导向板、收集槽、储水桶、底座、光学摄像机、补光灯、降雨系统和进水管；所述的试验箱体通过支撑座固定安装在底座内，并将试验箱体抬高，所述的收集槽和储水桶均设置在底座内，并相对设置在试验箱体的前后两侧，所述的光学摄像机和补光灯设置在试验箱体的侧方；所述的降雨系统安装在试验箱体的顶部，并通过支撑杆支撑在底座上，用于改变试验边坡内层间水的水压；所述的试验边坡安装在试验箱体内，所述的试验边坡内沿着边坡的长度方向布置有若干个不透水层，每个不透水层是由上下布置的两个隔水板分隔而成，每个不透水层处设置有一根进水管，通过储水桶向每个不透水层处供水，来模拟试验边坡层间水的渗流情况。
4、进一步的，所述的试验箱体包括前箱板、两张侧箱板、背箱板和底板，所述的前箱板与背箱板相对设置在底板的前后两侧，所述的两张侧箱板相对设置在底板的左右两侧，并整体形成箱体结构；所述前箱板的下端开有若干个以阵列形式布置的通孔作为排水孔；所述的收集槽处于试验箱体(1)的前箱板的前端，所述的导向板设置在前箱板与收集槽之间，用于水流的导向收集，便于后续数据测量。
5、进一步的，两张所述的侧箱板均为透明的亚克力板，在侧箱板的内侧贴设透明薄膜，满足可视化以及重复使用的要求；所述的光学摄像机和补光灯放置在侧箱板的一侧，用于边坡渗流路径的记录装置。
6、进一步的，所述的背箱板上开有若干个进水口，每个进水口对应一个不透水层，所述进水管的一端连接在背箱板上的进水口处，进水管的另一端与储水桶的出水口相连通。
7、进一步的，所述的进水管上沿着水流的流动方向依次设置有电磁驱动泵、流量表和压力表，通过控制水压模拟不同层间水压力下的渗流情况。
8、进一步的，所述的降雨系统包括水平支管和若干个喷头，若干个所述的喷头沿着水平支管的轴线方向进行排布，所述水平支管的进水口通过一根软管与储水桶的另一个出水口相连通，通过储水桶为水平支管供水，并通过喷头实施降雨；所述的软管上沿着水流方向布置有电磁驱动泵、流量表和压力表，以改变降雨量，进而改变层间水的水压。
9、进一步的，所述的试验装置还包括一个加载机构，所述的加载机构包括加载滚轮、滑道、加载缸和电动伸缩杆；所述的滑道水平安装在背箱板的内侧，加载缸滑动连接在滑道上，加载缸的加载端与加载滚轮连接，加载滚轮的外圆周面抵接在试验边坡坡顶的一侧；所述的电动伸缩杆安装在背箱板上，电动伸缩杆的驱动端连接在加载缸上，用以驱动加载缸的移动。
10、本技术与现有技术相比产生的有益效果是：
11、1、本技术通过在边坡内设有两个隔水板来模拟不透水层，通过储水桶向不透水层供水，真实的模拟出边坡的层间水，测试层间水在不同的水压下边坡渗流情况。
12、2、本技术中的侧箱板采用强度高的透明材料，便于对渗流过程有效记录。
13、3、本技术通过设置降雨系统来改变层间水的水压，真实模拟出边坡在降雨以及层间水的耦合作用下的渗流情况。
14、4、本技术通过加载机构的设置，模拟路基边坡在载荷下的渗流情况。
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1.一种考虑层间水单点入渗的三维边坡渗流的试验装置，其特征在于：它包括试验箱体(1)、试验边坡(2)、导向板(3)、收集槽(4)、储水桶(5)、底座(6)、光学摄像机(7)、补光灯(8)、降雨系统(9)和进水管(10)；所述的试验箱体(1)通过支撑座固定安装在底座(6)内，并将试验箱体(1)抬高，所述的收集槽(4)和储水桶(5)均设置在底座(6)内，并相对设置在试验箱体(1)的前后两侧，所述的光学摄像机(7)和补光灯(8)设置在试验箱体(1)的侧方；所述的降雨系统(9)安装在试验箱体(1)的顶部，并通过支撑杆支撑在底座(6)上，用于改变试验边坡(2)内层间水的水压；所述的试验边坡(2)安装在试验箱体(1)内，所述的试验边坡(2)内沿着边坡的长度方向布置有若干个不透水层，每个不透水层是由上下布置的两个隔水板(2-1)分隔而成，每个不透水层处设置有一根进水管(10)，通过储水桶(5)向每个不透水层处供水，来模拟试验边坡(2)层间水的渗流情况。
2.根据权利要求1所述的一种考虑层间水单点入渗的三维边坡渗流的试验装置，其特征在于：所述的试验箱体(1)包括前箱板(1-1)、两张
3.根据权利要求2所述的一种考虑层间水单点入渗的三维边坡渗流的试验装置，其特征在于：两张所述的侧箱板(1-2)均为透明的亚克力板，在侧箱板(1-2)的内侧贴设透明薄膜，满足可视化以及重复使用的要求；所述的光学摄像机(7)和补光灯(8)放置在侧箱板(1-2)的一侧，用于边坡渗流路径的记录装置。
4.根据权利要求3所述的一种考虑层间水单点入渗的三维边坡渗流的试验装置，其特征在于：所述的背箱板(1-3)上开有若干个进水口，每个进水口对应一个不透水层，所述进水管(10)的一端连接在背箱板(1-3)上的进水口处，进水管(10)的另一端与储水桶(5)的出水口相连通。
5.根据权利要求4所述的一种考虑层间水单点入渗的三维边坡渗流的试验装置，其特征在于：所述的进水管(10)上沿着水流的流动方向依次设置有电磁驱动泵(10-1)、流量表(10-2)和压力表(10-3)，通过控制水压模拟不同层间水压力下的渗流情况。
6.根据权利要求5所述的一种考虑层间水单点入渗的三维边坡渗流的试验装置，其特征在于：所述的降雨系统(9)包括水平支管(9-1)和若干个喷头(9-2)，若干个所述的喷头(9-2)沿着水平支管(9-1)的轴线方向进行排布，所述水平支管(9-1)的进水口通过一根软管(9-3)与储水桶(5)的另一个出水口相连通，通过储水桶(5)为水平支管(9-1)供水，并通过喷头(9-2)实施降雨；所述的软管(9-3)上沿着水流方向布置有电磁驱动泵、流量表和压力表，以改变降雨量，进而改变层间水的水压。
7.根据权利要求6所述的一种考虑层间水单点入渗的三维边坡渗流的试验装置，其特征在于：所述的试验装置还包括一个加载机构(11)，所述的加载机构(11)包括加载滚轮(11-1)、滑道(11-2)、加载缸(11-3)和电动伸缩杆(11-4)；所述的滑道(11-2)水平安装在背箱板(1-3)的内侧，加载缸(11-3)滑动连接在滑道(11-2)上，加载缸(11-3)的加载端与加载滚轮(11-1)连接，加载滚轮(11-1)的外圆周面抵接在试验边坡(2)坡顶的一侧；所述的电动伸缩杆(11-4)安装在背箱板(1-3)上，电动伸缩杆(11-4)的驱动端连接在加载缸(11-3)上，用以驱动加载缸(11-3)的移动。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑层间水单点入渗的三维边坡渗流的试验装置，其特征在于：它包括试验箱体(1)、试验边坡(2)、导向板(3)、收集槽(4)、储水桶(5)、底座(6)、光学摄像机(7)、补光灯(8)、降雨系统(9)和进水管(10)；所述的试验箱体(1)通过支撑座固定安装在底座(6)内，并将试验箱体(1)抬高，所述的收集槽(4)和储水桶(5)均设置在底座(6)内，并相对设置在试验箱体(1)的前后两侧，所述的光学摄像机(7)和补光灯(8)设置在试验箱体(1)的侧方；所述的降雨系统(9)安装在试验箱体(1)的顶部，并通过支撑杆支撑在底座(6)上，用于改变试验边坡(2)内层间水的水压；所述的试验边坡(2)安装在试验箱体(1)内，所述的试验边坡(2)内沿着边坡的长度方向布置有若干个不透水层，每个不透水层是由上下布置的两个隔水板(2-1)分隔而成，每个不透水层处设置有一根进水管(10)，通过储水桶(5)向每个不透水层处供水，来模拟试验边坡(2)层间水的渗流情况。
2.根据权利要求1所述的一种考虑层间水单点入渗的三维边坡渗流的试验装置，其特征在于：所述的试验箱体(1)包括前箱板(1-1)、两张侧箱板(1-2)、背箱板(1-3)和底板(1-4)，所述的前箱板(1-1)与背箱板(1-3)相对设置在底板(1-4)的前后两侧，所述的两张侧箱板(1-2)相对设置在底板(1-4)的左右两侧，并整体形成箱体结构；所述前箱板(1-1)的下端开有若干个以阵列形式布置的通孔作为排水孔；所述的收集槽(4)处于试验箱体(1)的前箱板(1-1)的前端，所述的导向板(3)设置在前箱板(1-1)与收集槽(4)之间，用于水流的导向收集，便于后续数据测量。
3.根据权利要求2所述的一种考虑层间水单点入渗的三维边坡渗流的试验装置，其特征在于：两张所述的侧箱板(1-2)均为透明的亚克力板，在侧箱板(1-2)的内侧贴设透明薄膜，满足可视化以及重复使用的要求；所述的光学摄像机(7)和补光灯(8)放置在侧箱板(...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘双，王东浩，何宝才，阴鹏峰，尤丹峰，成刚，王金茹，
申请(专利权)人：黑龙江省交通投资集团有限公司，
类型：新型
国别省市：
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