一种干湿循环气候超重力模拟系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种干湿循环气候超重力模拟系统。在超重力离心机机载模型箱外部设有空气加热减湿机、鼓风机和水箱，空气加热减湿机出气口与鼓风机进气口通过导气管连接，鼓风机出气口连接有进气管，空气加热减湿机进气口连接有出气管；水箱固定于模型箱的顶部，进气管和出气管均伸入到模型箱内部；在模型箱内部的底部置有岩土体模型，岩土体模型与模型箱侧壁之间设有土工隔板，并在土工隔板与模型箱侧壁之间留有空间作为集水区，在集水区底部设有出水口，在岩土体模型上方设有矩阵式分布的方形雨雾喷嘴，各方形雨雾喷嘴通过输水管与水箱连通；输水管上安装有压力传感器、减压阀和降雨开关，压力传感器和减压阀置于模型箱的外部。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及干湿循环气候(包括雨季和旱季)模拟系统，尤其是涉及基于超重力离心机机载模型箱的干湿循环气候模拟系统。
技术介绍
气候变化影响着土工构筑物的服役环境，极易诱发岩土体发生过大变形甚至失稳等灾变。例如，强降雨引起滑坡和泥石流，造成了大量人员伤亡和巨大经济损失，2010年舟曲泥石流灾害的惨痛经历仍记忆犹新；干湿循环气候对诱发冻土融化并导致路提变形和失稳，在青藏铁路中尤为突出。在以前的研究中，多采用现场试验和室内常重力小比尺模型试验。然而大范围的现场试验往往不具备庞大的设备和仪器，使得试验不具备可行性和可操作性。室内常重力小比尺模型试验由于不能真实模拟原型岩土体的应力和应变，其试验结果与实际值存在较大的误差。超重力离心机通过较大的离心加速度产生超重力场，在小比尺条件下也能真实模拟原型岩土体的应力应变状况，其模型试验在土木、环境、地质、矿山、水利等科学和
得到了广泛的应用。目前国内外超重力土工离心机的数量和容量提升迅速，更全面、更精细的土工模型试验要求推动超重力离心机向多功能化发展。然而，在超重力离心机模型试验中，模拟干湿循环气候的环境致灾系统却鲜有研究。因此，在超重力离心模型中模拟干湿循环气候诱发岩土体灾变的过程显得尤为重要。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种集降雨和干燥控制为一体的干湿循环气候超重力模拟系统，以解决在超重力离心模型中有效模拟干湿循环气候的问题。为实现上述目的，本技术所采取的技术手段是该干湿循环气候超重力模拟系统包括超重力离心机机载模型箱，在所述模型箱的外部设有空气加热减湿机、鼓风机和水箱，所述空气加热减湿机的出气口与鼓风机的进气口通过导气管连接，鼓风机的出气口连接有进气管，空气加热减湿机的进气口连接有出气管；所述水箱固定于所述模型箱的顶部，所述进气管和出气管均伸入到模型箱的内部；在所述模型箱的内部，其底部置有岩土体模型，所述岩土体模型与所述模型箱的侧壁之间设有土工隔板，并在所述土工隔板与所述模型箱的侧壁之间留有空间作为集水区，在所述集水区的底部设有出水口 ；在所述岩土体模型的上方设有方形雨雾喷嘴，各所述方形雨雾喷嘴通过输水管与水箱连通；所述输水管上安装有压力传感器、减压阀和降雨开关，所述压力传感器和减压阀置于模型箱的外部；各所述方形雨雾喷嘴与岩土体模型的上表面的垂直距离均满足以下关系式(1)，权利要求1.一种干湿循环气候超重力模拟系统，其特征在于包括超重力离心机机载模型箱； 在所述模型箱的外部设有空气加热减湿机、鼓风机和水箱，所述空气加热减湿机的出气口与鼓风机的进气口通过导气管连接，鼓风机的出气口连接有进气管，空气加热减湿机的进气口连接有出气管；所述水箱固定于所述模型箱的顶部，所述进气管和出气管均伸入到模型箱的内部；在所述模型箱的内部，其底部置有岩土体模型，所述岩土体模型与所述模型箱的侧壁之间设有土工隔板，并在所述土工隔板与所述模型箱的侧壁之间留有空间作为集水区，在所述集水区的底部设有出水口，在所述岩土体模型的上方设有方形雨雾喷嘴，各所述方形雨雾喷嘴通过输水管与水箱连通；所述输水管上安装有压力传感器、减压阀和降雨开关，所述压力传感器和减压阀置于模型箱的外部；各所述方形雨雾喷嘴与岩土体模型的上表面的垂直距离均满足以下关系式(1)，k = (1) 2 · tan(应/2)在所述方形雨雾喷嘴的朝向岩土体模型方向的正投影面上，所有方形雨雾喷的投影呈矩阵式排列，且同一行和同一列的相邻两个方形雨雾喷嘴的中心之间的距离满足以下关系式⑵，L = 4A(2)式(1)和式(2)中，A为方形雨雾喷嘴与岩土体模型的上表面的垂直距离J力方形雨雾喷嘴的喷雨幅角值，￡为同一行或同一列的相邻方形雨雾喷嘴的中心之间的距离，j为降雨面的面积；并且，在所述岩土体模型存在变坡面时，与变坡面的临界线相邻的方形雨雾喷嘴在其对应的岩土体模型上表面上的垂直投影的中心与所述临界线的距离为 /2。2.根据权利要求1所述的干湿循环气候超重力模拟系统，其特征在于在所述方形雨雾喷嘴与所述输水管之间安装有可调球形接头。专利摘要本技术公开一种干湿循环气候超重力模拟系统。在超重力离心机机载模型箱外部设有空气加热减湿机、鼓风机和水箱，空气加热减湿机出气口与鼓风机进气口通过导气管连接，鼓风机出气口连接有进气管，空气加热减湿机进气口连接有出气管；水箱固定于模型箱的顶部，进气管和出气管均伸入到模型箱内部；在模型箱内部的底部置有岩土体模型，岩土体模型与模型箱侧壁之间设有土工隔板，并在土工隔板与模型箱侧壁之间留有空间作为集水区，在集水区底部设有出水口，在岩土体模型上方设有矩阵式分布的方形雨雾喷嘴，各方形雨雾喷嘴通过输水管与水箱连通；输水管上安装有压力传感器、减压阀和降雨开关，压力传感器和减压阀置于模型箱的外部。文档编号G01N17/00GK202083615SQ201120173540公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日专利技术者孔令刚, 朱斌, 杨春宝, 陈云敏 申请人:浙江大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种干湿循环气候超重力模拟系统，其特征在于：包括超重力离心机机载模型箱；在所述模型箱的外部设有空气加热减湿机、鼓风机和水箱，所述空气加热减湿机的出气口与鼓风机的进气口通过导气管连接，鼓风机的出气口连接有进气管，空气加热减湿机的进气口连接有出气管；所述水箱固定于所述模型箱的顶部，所述进气管和出气管均伸入到模型箱的内部；在所述模型箱的内部，其底部置有岩土体模型，所述岩土体模型与所述模型箱的侧壁之间设有土工隔板，并在所述土工隔板与所述模型箱的侧壁之间留有空间作为集水区，在所述集水区的底部设有出水口，在所述岩土体模型的上方设有方形雨雾喷嘴，各所述方形雨雾喷嘴通过输水管与水箱连通；所述输水管上安装有压力传感器、减压阀和降雨开关，所述压力传感器和减压阀置于模型箱的外部；各所述方形雨雾喷嘴与岩土体模型的上表面的垂直距离均满足以下关系式（１），　　　　　　　　　（１）在所述方形雨雾喷嘴的朝向岩土体模型方向的正投影面上，所有方形雨雾喷的投影呈矩阵式排列，且同一行和同一列的相邻两个方形雨雾喷嘴的中心之间的距离满足以下关系式（２），（２）式（１）和式（２）中，为方形雨雾喷嘴与岩土体模型的上表面的垂直距离，为方形雨雾喷嘴的喷雨幅角值，为同一行或同一列的相邻方形雨雾喷嘴的中心之间的距离，为降雨面的面积；并且，在所述岩土体模型存在变坡面时，与变坡面的临界线相邻的方形雨雾喷嘴在其对应的岩土体模型上表面上的垂直投影的中心与所述临界线的距离为。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云敏，朱斌，杨春宝，孔令刚，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：86