基於試驗環境和接觸面可變的巖土模型試驗槽及試驗方法
2023-06-15 12:48:26 1
專利名稱：基於試驗環境和接觸面可變的巖土模型試驗槽及試驗方法
技術領域：
本發明涉及一種巖土模型試驗設備，尤其涉及一種基於試驗環境和接觸面可 變的巖土模型試驗槽及試驗方法。具體地說，該技術可模擬巖土體在降雨或浸水 條件下的模型試驗和在不同巖土接觸麵條件下的模型試驗，同樣適用於其它介質 在雨淋或浸水條件下的模型試驗。
背景技術：
邊坡在降雨和浸水條件下的破壞歷來是巖土工程研宄的重要課題，多年來一 般採用巖土體力學特性室內試驗獲取強度參數進行穩定性分析與現場監測相結 合的研究方法。但室內試驗由於受試樣尺寸、試驗條件以及試驗簡化等影響，與 現場實際存在著不小的差別。現場監測則常受設備埋設、設備穩定性以及人為因 素等影響且不經濟、費時費力。模型試驗可有效地避免室內試驗的尺寸效應，與 現場實際差異小且參數控制靈活，具有良好的重複性和可操作性，能真實再現巖 土工程結構物間相互作用的性狀。因此，模型試驗越來越成為巖土工程研究的重 要手段，最為典型的"離心模型試驗"，目前正以前所未有的廣度和深度服務於 巖土力學基本理論研究、驗證工程設計方案以及驗證數值分析結果上，試驗研究 範圍涉及到巖土工程的各個領域。對於邊坡在降雨和浸水條件下的穩定性問題以及不同巖土接觸麵條件下的 穩定性分析，因受研究設備和現場試驗、觀測等條件的制約，影響了研究的深入。 如何能在較短時間內再現邊坡在降雨或浸水條件下以及不同巖土接觸麵條件下 的變形和破壞過程以及各部位的位移和應力值，仍是目前研究的難點。發明內容本發明的目的在於克服現有試驗技術和試驗設備存在的缺點和不足,提供一 種基於試驗環境和接觸面可變的巖土模型試驗槽及試驗方法。本發明的目的是這樣實現的一、 基於試驗環境和接觸面可變的巖土模型試驗槽(簡稱試驗槽) 如圖l，本試驗槽包括容器(1)、支架(2)、量角規及垂線(3)、進出水管口 (4)、降雨噴頭(5)、可拼裝糙度板(6)、儲水池(7)、水泵(8)、輸水管(9);其位置和連接關係是由支架(2)固定和支撐的容器(1)，其底部設置有進出水管口 (4)，其內部放置有可拼裝糙度板(6)，其側壁設置有量角規及垂線(3);支架(2)的上部橫梁設置有安裝孔位，用以安裝降雨噴頭(5)或其它輔助 設備；置於試驗容器(1)外的儲水池(7)、水泵(8)、輸水管(9)和降雨噴頭(5) 依次連接。二、 基於試驗環境和接觸面可變的巖土模型試驗方法(簡稱試驗方法) 本試驗方法包括下列步驟(如圖l)① 在容器(1)底部填築下試驗材料(10)，在下試驗材料(10)的上表面根 據試驗需要造型(或為斜面，或為曲面，或為斜面、曲面組合)；② 在下試驗材料(10)上表面鋪設可拼裝糙度板(6)，使可拼裝糙度板(6) 和下試驗材料(10)上表面緊密結合；③ 在可拼裝糙度板(6)上又填築上試驗材料(11);④ 抬升容器(1) 一端設置試驗槽傾斜度，該傾斜度可通過量角規及垂線(3) 適時顯示；⑤ 通過水泵(8)供水進行不同接觸面的在降雨或雨淋條件下的模擬試驗；⑥ 直接將儲水池(7)出水管和容器(1)底部進出水管口 (4)連接供水，進行不同接觸面的浸水或底部滲水條件下的模擬試驗。本發明的工作原理通過在容器(l)底部填築試驗土體或其它試驗材料，鋪設由不同大小的板材 上粘合不同粒徑的砂礫、碎石或其它粗顆粒材料而具有不同粗糙度的可拼裝糙度板(6)，再在可拼裝糙度板上(6)填築待試土體或其它介質。通過支架(2)上的預 留孔位安裝降雨噴頭(5)或其它輔助設備，供水實現不同接觸面下的降雨或雨淋 模擬試驗；也可直接通過容器(1)底部的進出水口進水進行浸水或底部滲水條 件下的模擬試驗，還可進行不同接觸面、降雨或滲水等單一條件下的模擬試驗。本發明具有以下優點和積極效果① 容器(1)上設置有水平和垂直刻度，可通過刻度觀察、監測待試土體形 態位移等變化；② 可設置模型試驗槽傾斜度，該傾斜度可通過量角規及垂線(3)適時顯示;③ 可拼裝糙度板(6)可根據實際情況進行拼裝造型，模擬不同接觸面形狀和 摩擦條件。④ 可模擬不同巖土接觸面或不同接觸面摩擦狀況下的巖土體在降雨或浸水 條件下的模型試驗，也可進行單一條件下的模型試驗，同樣適用於其它介質在不 同接觸面或雨淋、浸水條件下的模型試驗。
圖l是本試驗槽的結構示意圖； 圖2是降雨噴頭的結構示意圖；圖3是可拼裝糙度板和上、下試驗材料組合的結構示意圖。其中-1— 容器s2— 支架；3— 量角規及垂線； 4一進出水管口；5— 降雨噴頭；6— 可拼裝糙度板；7— 儲水池；8— 水泵； 9一輸水管；IO—下試驗材料； ll一上試驗材料。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例詳細說明一、 試驗槽總體結構前述，試驗槽總體結構如圖l。二、 各部件的結構和功能(如圖1、 2、 3)1、 容器(1)如圖1，容器(1)是一種由高強度玻璃鋼或其它高強度透明材料製成的長 方形容器，其上設置有水平、垂直刻度，通過刻度觀察、監測待試土體形態位移 等的變化。2、 支架(2)支架(2)是一種方形框架，由角鋼或其它高強度材料連接而成，其上設置 有安裝孔位，供降雨噴頭(5)和其它附屬試驗設備(如攝像頭，數據採集儀) 安裝使用。3、 量角規及垂線(3) 量角規及垂線(3)為常用元器件。4、 進出水管口 (4)進出水管口 (4)可採用各種材料的管材，用以實現模型槽試驗過程中的進 水和放水功能。5、 降雨噴頭(5)降雨噴頭(5)由各類淋浴噴頭或其它噴頭改裝而成，改裝後可調節噴量大 小；安裝於支架(2)的預留孔位上，模擬降雨或雨淋等試驗條件。6、 可拼裝糙度板(6)可拼裝糙度板(6)由大小不同的板材組成，其上粘合不同粒徑的砂礫、碎 石或其它粗顆粒材料設置不同粗糙度，可根據實際情況進行拼裝造型，以此模擬 不同接觸面形狀和摩擦條件。7、 儲水池(7)儲水池(7)為一種儲水設備，可根據具體情況採用現澆或者磚塊砌築或採 用其它方式製成，其上留有進出水管用以試驗儲水放水功能。8、 水泵(8)水泵(8)可採用各類型水泵，作為供水動力。9、 輸水管(9)輸水管(9)為常用水管，用以連接水泵(8)和降雨噴頭(5)以及儲水池 (7)和進出水管口 (4)的連接管路，實現輸水和放水功能。10、 下試驗材料(10)下試驗材料(10)為可拼裝糙度板(6)下面的試驗材料，根據試驗要求填 築於容器(1)底部，並將下試驗材料(10)上表面整形。根據要求可與上部試 驗材料(11)相同或不同。11、 上試驗材料(11)上試驗材料(11)為可拼裝糙度板(6)上面的試驗材料，根據試驗要求填 築於可拼裝糙度板(6)上部。根據要求可與下部試驗材料(10)相同或不同。
權利要求
1、一種基於試驗環境和接觸面可變的巖土模型試驗槽，其特徵在於包括容器(1)、支架(2)、量角規及垂線(3)、進出水管口(4)、降雨噴頭(5)、可拼裝糙度板(6)、儲水池(7)、水泵(8)、輸水管(9)；其位置和連接關係是由支架(2)固定和支撐的容器(1)，其底部設置有進出水管口(4)，其內部放置有可拼裝糙度板(6)，其側壁設置有量角規及垂線(3)；支架(2)的上部橫梁設置有安裝孔位，用以安裝降雨噴頭(5)或其它輔助設備；置於試驗容器(1)外的儲水池(7)、水泵(8)、輸水管(9)和降雨噴頭(5)依次連接。
2、 按權利要求1所述的巖土模型試驗槽，其特徵在於容器(l)是一種由高強度玻璃鋼或其它高強度透明材料製成的長方形容器， 其上設置有水平、垂直刻度。
3、 按權利要求1所述的巖土模型試驗槽，其特徵在於 支架(2)是一種方形框架，其上設置有安裝孔位。
4、 按權利要求1所述的巖土模型試驗槽，其特徵在於可拼裝糙度板(6)由大小不同的板材組成，其上粘合不同粒徑的砂礫、碎 石或其它粗顆粒材料。
5、 按權利要求1所述的巖土模型試驗槽的試驗方法，其特徵在於包括下列步驟① 在容器(1)底部填築下試驗材料(10)，在下試驗材料(10)的上表面根 據試驗需要造型(或為斜面，或為曲面，或為斜面、曲面組合)；② 在下試驗材料(10)上表面鋪設可拼裝糙度板(6),使可拼裝糙度板(6) 和下試驗材料(10)上表面緊密結合；③ 在可拼裝糙度板(6)上又填築上試驗材料(11);④ 抬升容器(1) 一端設置試驗槽傾斜度；⑤ 通過水泵(8)供水進行不同接觸面的在降雨或雨淋條件下的模擬試驗；⑥直接將儲水池(7)出水管和容器(1)底部進出水管口 (4)連接供水， 進行不同接觸面的浸水或底部滲水條件下的模擬試驗。
全文摘要
本發明公開了一種基於試驗環境和接觸面可變的巖土模型試驗槽及試驗方法，涉及一種巖土模型試驗設備。本模型試驗槽的結構是由支架(2)固定和支撐的試驗容器(1)，其底部設置有進出水管口(4)，其內部放置有可拼裝糙度板(6)，其側壁設置有量角規及垂線(3)；支架(2)的上部橫梁設置有安裝孔位，用以安裝降雨噴頭(5)或其它輔助設備；置於試驗容器(1)外的儲水池(7)、水泵(8)、輸水管(9)和降雨噴頭(5)依次連接。本發明可模擬不同巖土接觸面或不同接觸面摩擦狀況下的巖土體降雨或浸水條件下的模型試驗，也可進行單一條件下的模型試驗，同樣適用於其它介質在不同接觸面或雨淋、浸水條件下的模型試驗。
文檔編號G01N33/00GK101241119SQ20081004686
公開日2008年8月13日 申請日期2008年2月3日 優先權日2008年2月3日
發明者馮俊德, 孔令偉, 孟慶山, 李建國, 稔 汪, 胡明鑑 申請人:中國科學院武漢巖土力學研究所