模拟冻融循环边坡侵蚀试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了模拟冻融循环边坡侵蚀试验装置及方法，克服了无法定量分析冻融循环对边坡侵蚀的问题，其包括试验箱、边坡模拟装置、环境模拟装置、监测系统、水土收集装置及数据采集控制系统；试验箱安装在地基上，边坡模拟装置安在试验箱内左侧箱底板上，环境模拟装置的制冷压缩机位于边坡模拟装置中试验槽下方箱底板上，环境模拟装置的立式侧吹风幕安在试验槽右侧；监测系统安装在边坡模拟装置上，监测系统与数据采集控制系统间USB线连接；数据采集控制系统与环境模拟装置线连接；水土收集装置安装在边坡模拟装置与立式侧吹风幕间的箱底板上，水土收集装置的残渣收集桶及称重模块叠置；数据采集控制系统安装在试验箱右侧，还提供一种试验方法。提供一种试验方法。提供一种试验方法。

【技术实现步骤摘要】
模拟冻融循环边坡侵蚀试验装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种属于边坡侵蚀
的试验装置，更确切地说，本专利技术涉及一种模拟冻融循环对边坡侵蚀的试验装置及方法。

技术介绍

[0002]中国是世界第三冻土大国，多年冻土分布面积约占陆地国土总面积的21.5％，季节冻土面积高达53.5％。由于自然环境变化和人为活动的影响，在季节性冻土地区存在如热融滑塌、冻胀丘、融沉、冻胀等与冻土变化相关的冻融灾害，冻融灾害的存在与发展给冻土区环境与开发带来极大影响。冻融循环作为一种温度变化的具体形式，可以被理解为一种特殊的强风化作用形式，对土的物理力学性质有着强烈的影响。对于季节性冻土区的边坡而言，根据边坡失稳的特点和破坏发生的时期，可大致分为正冻滑坡、冻融滑坡、正融滑坡三种类型。
[0003]现有边坡冻融侵蚀试验装置大多测定边坡土体应力
‑
应变关系，而无法对边坡变形、质量损失定量分析。
[0004]因此，需要能够充分模拟冻融循环作用对边坡侵蚀的试验装置及方法，充分考虑自然温、湿度条件，分析冻融作用下边坡侵蚀乃至破坏的根本原因。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是克服了现有技术无法定量分析冻融循环对边坡侵蚀的问题，提供了一种模拟冻融循环边坡侵蚀试验装置及方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的：所述的模拟冻融循环边坡侵蚀试验装置包括试验箱、边坡模拟装置、环境模拟装置、监测系统、水土收集装置及数据采集控制系统；
[0007]所述的试验箱安装在地基上，边坡模拟装置安装在试验箱内腔的左侧，环境模拟装置中的制冷压缩机安装在边坡模拟装置中的试验槽正下方的试验箱的箱底板上，环境模拟装置中的立式侧吹风幕安装在试验槽的右侧；监测系统安装在边坡模拟装置上，监测系统与数据采集控制系统之间通过USB数据线连接；水土收集装置安装在边坡模拟装置与立式侧吹风幕之间的试验箱的箱底板上，水土收集装置中的残渣收集桶及称重模块上下叠置；数据采集控制系统安装在试验箱的右侧,数据采集控制系统与环境模拟装置之间采用线连接。
[0008]技术方案中所述的试验箱包括主箱体、橡塑保温板与8个结构相同的万向轮；所述的主箱体为长方体形的顶端开口的空心的箱体件；所述的橡塑保温板为矩形平板件，橡塑保温板的长度与宽度和主箱体的长度与宽度相等，具有防水、导热系数低、减震、吸音的优良性能的橡塑保温板覆盖在主箱体的顶部；所述的实现试验箱整体移动及固定的万向轮采用77系列重型A型白尼龙轮，8个结构相同的万向轮均匀地布置在主箱体的箱底板的底面上。
[0009]技术方案中所述的主箱体包括左箱壁、前箱壁、右箱壁、后箱壁与箱底板，左箱壁、前箱壁、右箱壁、后箱壁均采用透明钢化玻璃，左箱壁与右箱壁的结构相同，前箱壁与后箱壁的长度、高度、厚度相同，左箱壁、前箱壁、右箱壁与后箱壁的高度与厚度相同；主箱体的箱底板采用型号为304的5mm厚矩形的花纹不锈钢板，箱底板的长度与宽度和主箱体的长度与宽度相等，实施例中箱底板的厚度为5mm的不锈钢板；左箱壁、前箱壁、右箱壁、后箱壁之间依次采用玻璃胶粘接，左箱壁、前箱壁、右箱壁、后箱壁和箱底板之间采用硅酮结构胶粘接，主箱体顶端的四角处再用4个型号为L型的玻璃夹固定，每个玻璃夹的两个直角边固定在两个相邻的箱壁玻璃顶部。
[0010]技术方案中所述的左箱壁、前箱壁、右箱壁、后箱壁均由外壁玻璃、内壁玻璃、惰性气体夹层与密封胶圈组成；所述的密封胶圈为矩形封闭的环形件，其外形尺寸和所处的箱壁的长宽相等，密封胶圈的横截面为矩形的等横截面；左箱壁、前箱壁、右箱壁、后箱壁的外壁玻璃、密封胶圈与内壁玻璃由外至内依次对正放置并依次接触连接，外壁玻璃与密封胶圈之间、密封胶圈与内壁玻璃之间采用玻璃胶粘接，在左箱壁、前箱壁、右箱壁、后箱壁的密封胶圈内注入惰性气体即放入惰性气体夹层，即为具有隔热保温的左箱壁、前箱壁、右箱壁与后箱壁；前箱壁的底端设置有用于放置连接线的预留孔，在放置有连接线的预留孔的外侧涂抹有防止影响试验箱内部温度的密封胶，预留孔内壁设置有防止惰性气体泄露的圆形的密封胶圈。
[0011]技术方案中所述的边坡模拟装置还包括第一支架、第二支架及第三支架；所述的试验槽为梯形钢槽，靠近第二支架一侧的腰壁与试验槽的上、下底成600、1200的夹角，靠近第三支架一侧的腰壁与上、下底相垂直，试验槽的左侧腰壁及下底右侧设有铰接轴连接孔，通过铰接轴固定在第二支架及第三支架上；所述的第一支架为圆柱体形钢支架，通过螺栓固定在试验箱中不锈钢材质的箱底板的左侧，第一支架上设置有型号为FX3053T的用于与第二支架相连的三节全拉出阻尼钢珠滑轨，第一支架的顶部设置有用于与温湿度传感器连接的螺栓预留孔；所述的第二支架为长方体形钢支架，左侧焊接在第一支架上的滑轨滑动端，右侧设有铰接轴连接孔，通过铰接轴与试验槽左侧的腰壁相连；所述的第三支架采用型号为63的缸体固定式液压支架，由液压油缸及活塞组成，活塞杆顶部设置有铰接轴连接孔，通过铰接轴与试验槽的下底相连。
[0012]技术方案中所述的环境模拟装置包括制冷压缩机与立式侧吹风幕；所述的用于试验箱内部环境制冷的制冷压缩机选用全封闭5HP制冷压缩机，设置于试验箱内腔箱底板的左侧，位于试验槽的正下方；所述的控制试验箱内部温度及湿度的立式侧吹风幕选用型号为ZRFM
‑
L的立式侧吹热风幕，立式侧吹风幕设置在试验箱内腔的右侧底板上；所述的冷压缩机与立式侧吹风幕和数据采集控制系统中的控制器通过USB数据线有线连接。
[0013]技术方案中所述的监测系统包括温湿度传感器、便携式测斜仪、振弦式土压力计及振弦式位错计；所述的温湿度传感器采用型号为LoRa的温湿度传感器，温度测量范围为
‑
40～+80℃，测量精度为
±
0.3℃，湿度测量范围为0～100％RH，测量精度为
±
4.5％RH，温湿度传感器通过螺栓固定在第一支架上；所述的便携式测斜仪采用型号为HT
‑
CX901的滑动式测斜仪，测量范围
±
15
°
，工作温度范围
‑
25℃～+65℃，试验时埋设在模拟边坡土体内，测量边坡土体变形；所述的振弦式土压力计采用型号为HCH
‑
301的振弦式土压力计，试验时埋设在模拟边坡土体内，可测出土体的压应力值，亦可测量埋设点土层温度；所述的振弦式位错
计采用型号为VWDJ的振弦式位错计，试验时埋设在模拟边坡土体内，可测出土体的位移；所述的温湿度传感器、便携式测斜仪、振弦式土压力计及振弦式位错计的接线端和计算机通过USB数据线有线连接。
[0014]技术方案中所述的水土收集装置包括残渣收集桶及称重模块；所述的收集模拟边坡土体残渣的残渣收集桶为长方体形钢制结构件，顶端为敞口，设置在试验槽右侧下方的称重模块上；所述的称重模块采用型号为TCS
‑
YH的高精度工业电子台秤，称重模块位于残渣收集桶正下方试验箱内腔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟冻融循环边坡侵蚀试验装置，其特征在于，所述的模拟冻融循环边坡侵蚀试验装置包括试验箱(1)、边坡模拟装置、环境模拟装置、监测系统、水土收集装置及数据采集控制系统；所述的试验箱(1)安装在地基上，边坡模拟装置安装在试验箱(1)内腔的左侧，环境模拟装置中的制冷压缩机(8)安装在边坡模拟装置中的试验槽(7)正下方的试验箱(1)的箱底板上，环境模拟装置中的立式侧吹风幕(9)安装在试验槽(7)的右侧；监测系统安装在边坡模拟装置上，监测系统与数据采集控制系统之间通过USB数据线连接；水土收集装置安装在边坡模拟装置与立式侧吹风幕(9)之间的试验箱(1)的箱底板上，水土收集装置中的残渣收集桶(14)及称重模块(15)上下叠置；数据采集控制系统安装在试验箱(1)的右侧,数据采集控制系统与环境模拟装置之间采用线连接。2.按照权利要求1所述的模拟冻融循环边坡侵蚀试验装置，其特征在于，所述的试验箱(1)包括主箱体、橡塑保温板(2)与8个结构相同的万向轮(3)；所述的主箱体为长方体形的顶端开口的空心的箱体件；所述的橡塑保温板(2)为矩形平板件，橡塑保温板(2)的长度与宽度和主箱体的长度与宽度相等，具有防水、导热系数低、减震、吸音的优良性能的橡塑保温板(2)覆盖在主箱体的顶部；所述的实现试验箱(1)整体移动及固定的万向轮(3)采用77系列重型A型白尼龙轮，8个结构相同的万向轮(3)均匀地布置在主箱体的箱底板的底面上。3.按照权利要求2所述的模拟冻融循环边坡侵蚀试验装置，其特征在于，所述的主箱体包括左箱壁、前箱壁、右箱壁、后箱壁与箱底板，左箱壁、前箱壁、右箱壁、后箱壁均采用透明钢化玻璃，左箱壁与右箱壁的结构相同，前箱壁与后箱壁的长度、高度、厚度相同，左箱壁、前箱壁、右箱壁与后箱壁的高度与厚度相同；主箱体的箱底板采用型号为304的5mm厚矩形的花纹不锈钢板，箱底板的长度与宽度和主箱体的长度与宽度相等，实施例中箱底板的厚度为5mm的不锈钢板；左箱壁、前箱壁、右箱壁、后箱壁之间依次采用玻璃胶粘接，左箱壁、前箱壁、右箱壁、后箱壁和箱底板之间采用硅酮结构胶粘接，主箱体顶端的四角处再用4个型号为L型的玻璃夹固定，每个玻璃夹的两个直角边固定在两个相邻的箱壁玻璃顶部。4.按照权利要求2所述的模拟冻融循环边坡侵蚀试验装置，其特征在于，所述的左箱壁、前箱壁、右箱壁、后箱壁均由外壁玻璃(1
‑
1)、内壁玻璃(1
‑
2)、惰性气体夹层(1
‑
3)与密封胶圈(1
‑
4)组成；所述的密封胶圈(1
‑
4)为矩形封闭的环形件，其外形尺寸和所处的箱壁的长宽相等，密封胶圈(1
‑
4)的横截面为矩形的等横截面；左箱壁、前箱壁、右箱壁、后箱壁的外壁玻璃(1
‑
1)、密封胶圈(1
‑
4)与内壁玻璃(1
‑
2)由外至内依次对正放置并依次接触连接，外壁玻璃(1
‑
1)与密封胶圈(1
‑
4)之间、密封胶圈(1
‑
4)与内壁玻璃(1
‑
2)之间采用玻璃胶粘接，在左箱壁、前箱壁、右箱壁、后箱壁的密封胶圈(1
‑
4)内注入惰性气体即放入惰性气体夹层(1
‑
3)，即为具有隔热保温的左箱壁、前箱壁、右箱壁与后箱壁；前箱壁的底端设置有用于放置连接线的预留孔(1
‑
5)，在放置有连接线的预留孔(1
‑
5)的外侧涂抹有防止影响试验箱(1)内部温度的密封胶，预留孔(1
‑
5)内壁设置有防止惰性气
体泄露的圆形的密封胶圈。5.按照权利要求1所述的模拟冻融循环边坡侵蚀试验装置，其特征在于，所述的边坡模拟装置还包括第一支架(4)、第二支架(5)及第三支架(6)；所述的试验槽(7)为梯形钢槽，靠近第二支架(5)一侧的腰壁与试验槽(7)的上、下底成60
°
、120
°
的夹角，靠近第三支架(6)一侧的腰壁与上、下底相垂直，试验槽(7)的左侧腰壁及下底右侧设有铰接轴连接孔，通过铰接轴固定在第二支架(5)及第三支架(6)上；所述的第一支架(4)为圆柱体形钢支架，通过螺栓固定在试验箱(1)中不锈钢材质的箱底板的左侧，第一支架(4)上设置有型号为FX3053T的用于与第二支架(5)相连的三节全拉出阻尼钢珠滑轨，第一支架(4)的顶部设置有用于与温湿度传感器(10)连接的螺栓预留孔；所述的第二支架(5)为长方体形钢支架，左侧焊接在第一支架(4)上的滑轨滑动端，右侧设有铰接轴连接孔，通过铰接轴与试验槽(7)左侧的腰壁相连；所述的第三支架(6)采用型号为6...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伯昕，刘佳奇，王清，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：