本实用新型专利技术涉及土工直剪切装置的技术领域，公开了测量土体变形及吸力的非饱和土体边坡装置，包括边坡模型箱、数据采集结构以及环境模拟结构；边坡模型箱的上端呈倾斜状，其一侧壁呈透明状，该侧壁中设有多个标定点；环境模拟结构包括喷水结构以及干燥结构；数据采集结构包括摄像机以及吸力传感器，摄像机位于透明侧壁的外侧，吸力传感器插设于边坡模型箱。非饱和土体装在其内的容腔中，喷水结构以及干燥结构进行干湿循环模拟，摄像机采集非饱和土体的变形，达到宏观力学性能的测量，利用吸力传感器采集非饱和土体的吸力数据，达到微观力学性能的测量，其对深入研究自然条件下，非饱和土体边坡的水土力学特性和降雨干湿循环下的稳定性有重要的意义。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及非饱和土体变形及吸力测量的
，尤其涉及测量土体变形 及吸力的非饱和土体边坡装置。 测量土体变形及吸力的非饱和土体边坡装置
技术介绍
土体的破坏形式主要是由于剪切破坏引起的，因此准确测定土体的剪切强度参数 在岩土工程中具有重要意义。 现有技术中，在试验室测定土体的抗剪强度参数，一般采用直剪仪进行剪切试验， 在垂直压力下，对土体施加水平力进行剪切，以求得土体破坏时的剪应力，然后根据库仑定 律确定土体的抗剪强度参数、内摩擦角以及凝聚力等参数。 但是，在自然界和实际工程中，遇到的土体通常是非饱和土体，非饱和土体的抗剪 强度的理论研究也已有近半个多世纪的历史。对于饱和土体来说，土体强度受有效应力控 制，而对非饱和土体来说，被公认的基质吸力对非饱和土体2变形和抗剪强度的贡献很大， 基质吸力所产生的抗剪强度对于非饱和土体的稳定性有很大的影响，因此，研究何种因素 影响非饱和土体的基质吸力变化，以及非饱和土体在剪切过程中吸力的变化，有着非常重 要的意义。 天然土体颗粒材料具有剪胀性、压硬性和各向异性等特殊的力学性质，且这些力 学性质都受控于土体内部的微细结构及其演化，因此，对土体宏观及微观参数进行量化，对 于深入研究土体变形机制和力学特性尤为重要。但是，现时，常规的试验室直剪切试验或其 它试验只能测定土体的抗剪强度参数，也就是内摩擦角及凝聚力，其不能实时监测剪切过 程基质吸力的变化，也不能直观量测剪切带附近土体的位移，也就是说，现时的直剪切试验 不能对非饱和土体同时进行宏观和微观力学性能的联合测量。
技术实现思路
本技术的目的在于提供可视化土工直剪切装置，旨在解决现有技术中的直剪 切试验不能同时对非饱和土体进行宏观及微观力学性能的联合测量的问题。 本技术是这样实现的，测量土体变形及吸力的非饱和土体边坡装置，运用于 模拟降雨环境中，其包括边坡模型箱、数据采集结构以及环境模拟结构； 所述边坡模型箱的上端呈倾斜状，形成倾斜面，其内具有用于装非饱和土体的容 腔，所述容腔贯穿所述边坡模型箱的上端，形成上部开口；所述边坡模型箱的一侧壁呈透明 状，形成透明侧壁，所述透明侧壁中设有多个标定点； 所述环境模拟结构包括分别位于所述容腔的上部开口上方的喷水结构以及干燥 结构，所述喷水结构沿所述倾斜面的倾斜方向延伸布置； 所述数据采集结构包括摄像机以及吸力传感器，所述摄像机位于所述透明侧壁的 外侧，所述吸力传感器插设于所述边坡模型箱的侧壁，延伸至所述容腔内。 进一步地，所述喷水结构包括水管以及多个连接于所述水管上喷水头，所述水管 延伸所述边坡模型箱上端倾斜面的倾斜方向延伸布置，多个所述喷水头朝向所述容腔的上 部开口布置。 进一步地，所述水管平行于所述边坡模型箱上端的倾斜面布置。 进一步地，所述边坡模型箱倾斜面的最低端设有水箱，所述水箱呈水平布置，且连 通所述边坡模型箱内的容腔。 进一步地，所述数据采集结构还包括体积含水率测量仪，所述体积含水率测量仪 包括探测头，所述探测头插设于所述容腔内。 进一步地，所述数据采集结构还包括用于对边坡模型箱周围温度及湿度进行监测 的温度及湿度监测仪。 进一步地，所述边坡模型箱容腔内的非饱和土体为采用石墨夹层形成人工纹理的 土体。 进一步地，所述人工纹理采用油性墨汁拌过的土体烘干碾碎后制成。 进一步地，所述边坡模型箱包括框架体，所述框架体包围形成上端开口的包围区 域，所述框架体的侧壁上均设有侧壁板，多个所述侧壁板包围形成所述具有上部开口的容 腔，其中一所述侧壁板为玻璃板，形成所述透明侧壁。 与现有技术相比，本技术提供的非饱和土体边坡装置在试验中，非饱和土体 装在其内的容腔中，利用喷水结构以及干燥结构对边坡模型箱内的非饱和土体进行干湿循 环模拟，通过摄像机对标定点处的非饱和土体的移动跟踪，采集非饱和土体的变形，达到宏 观力学性能的测量，利用吸力传感器采集非饱和土体的吸力数据，达到微观力学性能的测 量，也就是说该非饱和土体边坡装置可以同时实现对非饱和土体宏观及微观力学性能测 量，其对深入研究自然条件下，非饱和土体边坡的水土力学特性和降雨干湿循环下的稳定 性有重要的意义。 【附图说明】 图1是本技术实施例提供的测量土体变形及吸力的非饱和土体边坡装置的 立体示意图； 图2是本技术实施例提供的边坡模型箱的立体示意图； 图3是本技术实施例提供的边坡模型箱的主视示意图； 图4是本技术实施例提供的边坡模型箱的侧视示意图。 【具体实施方式】 为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本技术，并不用于限定本技术。 以下结合具体实施例对本技术的实现进行详细的描述。 如图1?4所示，为本技术提供的较佳实施例。 本实施例提供的测量土体变形及吸力的非饱和土体边坡装置1，运用于模拟降雨 循环的环境中，对边坡中非饱和土体的变形及吸力进行量测，其包括边坡模型箱108、数据 采集结构以及环境模拟结构；其中，边坡模型箱108用于装置1非饱和土体，其上端呈倾斜 状，形成倾斜面1081，其模拟边坡倾斜的形状，边坡模型箱108中具有容腔，该容腔贯穿边 坡模型箱108的上端，形成上部开口；本实施例中，边坡模型箱108呈长条状，当然，其根据 实际模拟边坡的形状不同，也可以设置有其它类型的形状，具体不限于本实施例中的形状； 边坡模型箱108的一侧壁为透明状，形成透明侧壁1084,该透明侧壁1084上设有多个标定 点 1082。 环境模拟结构包括设置在边坡容腔的上部开口上方的喷水结构102以及干燥结 构105,该喷水结构102以及干燥结构105分别设置在容腔的上部开口的上方，并且，喷水 结构102沿着该上部开口的延伸方向延伸布置，这样，通过喷水结构102的作用，可以实现 朝容腔的上部开口处喷水，模拟降雨环境，并且，通过喷水量的控制，可以实现对降雨量的 控制；利用干燥结构105对容腔的上部开口进行作用，从而可以使得水分快速蒸发；也就是 说，利用环境模拟结构，可以使得边坡模型箱108内的土体在干湿状态下循环转换。 数据采集结构包括布置在边坡模型箱108外侧的摄像机106以及吸力传感器，其 中，摄像机106位于透明侧壁1084的外侧，通过标定点1082,用于对容腔内土体的变形数据 进行采集；吸力传感器差设在容腔侧壁上，且延伸至土体内，其可以对容腔中的土体的吸力 数据进行采集。摄像机106为高分辨率照相机。 当然，本实施例中，测量土体变形及吸力的非饱和土体边坡装置1还可以包括控 制元件101等，其电性连接数据采集结构以及环境模拟结构，从而可以对环境模拟结构进 行控制，并且接受来自数据采集结构的采集信息，使得操作人员可以较为直观化的观察数 据，或者，便于对数据进行处理等等一系列操作。 具体地，控制元件101可以是电脑或中控机等。 利用上述的测量土体变形及吸力的非饱和土体边坡装置1在进行试验中，将非饱 和土体完全填充在整个容腔内，从而本文档来自技高网...
【技术保护点】
测量土体变形及吸力的非饱和土体边坡装置，其特征在于，运用于模拟降雨环境中，其包括边坡模型箱、数据采集结构以及环境模拟结构；所述边坡模型箱的上端呈倾斜状，形成倾斜面，其内具有用于装非饱和土体的容腔，所述容腔贯穿所述边坡模型箱的上端，形成上部开口；所述边坡模型箱的一侧壁呈透明状，形成透明侧壁，所述透明侧壁中设有多个标定点；所述环境模拟结构包括分别位于所述容腔的上部开口上方的喷水结构以及干燥结构，所述喷水结构沿所述倾斜面的倾斜方向延伸布置；所述数据采集结构包括摄像机以及吸力传感器，所述摄像机位于所述透明侧壁的外侧，所述吸力传感器插设于所述边坡模型箱的侧壁，延伸至所述容腔内。
【技术特征摘要】
1. 测量土体变形及吸力的非饱和土体边坡装置，其特征在于，运用于模拟降雨环境中， 其包括边坡模型箱、数据采集结构以及环境模拟结构； 所述边坡模型箱的上端呈倾斜状，形成倾斜面，其内具有用于装非饱和土体的容腔，所 述容腔贯穿所述边坡模型箱的上端，形成上部开口；所述边坡模型箱的一侧壁呈透明状，形 成透明侧壁，所述透明侧壁中设有多个标定点； 所述环境模拟结构包括分别位于所述容腔的上部开口上方的喷水结构以及干燥结构， 所述喷水结构沿所述倾斜面的倾斜方向延伸布置； 所述数据采集结构包括摄像机以及吸力传感器，所述摄像机位于所述透明侧壁的外 侧，所述吸力传感器插设于所述边坡模型箱的侧壁，延伸至所述容腔内。2. 如权利要求1所述的测量土体变形及吸力的非饱和土体边坡装置，其特征在于，所 述喷水结构包括水管以及多个连接于所述水管上喷水头，所述水管延伸所述边坡模型箱上 端倾斜面的倾斜方向延伸布置，多个所述喷水头朝向所述容腔的上部开口布置。3. 如权利要求2所述的测量土体变形及吸力的非饱和土体边坡装置，其特征在于，所 述水管平行于所述边坡模型箱上端的倾斜面布置。4. 如权利要求1至3任一项所述的测量土体变形及吸力的非饱和土体边坡装...
【专利技术属性】
技术研发人员：左人宇，陆钊，陈锐，侯德军，冯栋栋，林国威，赵家福，罗锦华，
申请(专利权)人：深圳市工勘岩土集团有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44
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