[發(fā)明專利]一種模擬降雨條件下生態(tài)巖土力學(xué)護(hù)坡試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710169117.2
• 申請(qǐng)日: 2007-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101216479A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛強(qiáng);盛謙;陳億軍;王惠蕓;趙穎;劉磊;席本強(qiáng);胡竹云;劉曉麗;崔強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24;E02D33/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模擬降雨條件下生態(tài)巖土力學(xué)護(hù)坡試驗(yàn)裝置，主要用于人工降雨對(duì)巖土體邊坡沖刷(或侵蝕)特性試驗(yàn)的研究，屬于巖土工程和環(huán)境工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

裸露巖土坡體帶來(lái)的安全及生態(tài)環(huán)境問(wèn)題已成為當(dāng)今環(huán)境問(wèn)題中的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1972年聯(lián)合國(guó)斯德哥爾摩環(huán)保會(huì)議以來(lái)，由于工程施工等人為因素導(dǎo)致水土流失和耕地占用使全球失去了近5000億噸的表層土；與此同時(shí)，植被破壞導(dǎo)致溫室效應(yīng)的二氧化碳產(chǎn)量增加了10％，其中，全世界每年向大氣排放的二氧化碳及硫化物超過(guò)80億噸，臭氧層已遭到嚴(yán)重破壞。目前，我國(guó)水土流失面積占國(guó)土面積的51％，其中水利侵蝕面積約為180km2。“十一五”期間，隨著我國(guó)公路、鐵路、水利、電力和礦山等基礎(chǔ)建設(shè)以及工程挖方和填方工程的增加，形成了大量次生裸地以及嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象。植被遭受破壞的山體導(dǎo)致大量裸露邊坡，隨之而來(lái)的一系列環(huán)境問(wèn)題，如水土流失、滑坡、泥石流、局部小氣候惡化以及生物鏈的破壞等，都加劇了生態(tài)系統(tǒng)的惡化，這種現(xiàn)象在一些生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)尤為明顯。

植被生態(tài)護(hù)坡是一種利用植被固土對(duì)坡體進(jìn)行防護(hù)和綠化有效途徑，可同時(shí)考慮生物、環(huán)境和人體間相互影響和作用，它通過(guò)生態(tài)工程自支撐、自組織、與自我修復(fù)等功能來(lái)實(shí)現(xiàn)邊坡的抗沖蝕、抗滑動(dòng)和生態(tài)恢復(fù)，以達(dá)到減少水土流失、維持生態(tài)多樣性和生態(tài)平衡及美化環(huán)境等目的，可解決邊坡工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境破壞的矛盾，提高護(hù)坡效果、降低工程成本，從而達(dá)到既能有效防護(hù)邊坡災(zāi)害，又能使生物、環(huán)境和及人三者相互受益，協(xié)調(diào)發(fā)展。植被護(hù)坡技術(shù)除了具有經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)外，而且隨著植物的生長(zhǎng)和繁殖，還可以增強(qiáng)坡體的防侵蝕能力；國(guó)務(wù)院2000(31)號(hào)文件《國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)全國(guó)綠色通道的建設(shè)》規(guī)定：綠色通道建設(shè)必須在保障無(wú)安全隱患的前提下進(jìn)行，要和公路、鐵路、水利等設(shè)施建設(shè)統(tǒng)籌規(guī)劃并與工程建設(shè)周邊地區(qū)同步綠化。

在評(píng)價(jià)植被護(hù)坡對(duì)巖土坡體穩(wěn)定性影響的過(guò)程中，必須通過(guò)室內(nèi)相似模擬試驗(yàn)來(lái)獲取相關(guān)技術(shù)參數(shù)。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及監(jiān)測(cè)過(guò)程僅能反映出某一特定時(shí)間特定工況條件下坡體介質(zhì)水分場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)及位移場(chǎng)的變化過(guò)程，并不能系統(tǒng)反映巖土體介質(zhì)在整個(gè)植被施工及生長(zhǎng)過(guò)程中以及不同工況下巖土體抗沖刷和侵蝕能力的動(dòng)態(tài)變化，因而無(wú)法滿足實(shí)際工程應(yīng)用的需要。目前模擬降雨條件下生態(tài)護(hù)坡設(shè)備在雨強(qiáng)的可調(diào)節(jié)性、降雨的均勻度和實(shí)驗(yàn)架的自動(dòng)變坡等方面局限性，嚴(yán)重制約了描述坡體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模型的發(fā)展及最小安全系數(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。現(xiàn)有試驗(yàn)系統(tǒng)未能實(shí)現(xiàn)降雨強(qiáng)度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，不同邊坡坡度條件下的穩(wěn)定性分析以及有無(wú)植被條件下坡體受降雨沖刷(或侵蝕)對(duì)比分析。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，適用于室內(nèi)生態(tài)護(hù)坡模擬試驗(yàn)的一種模擬降雨條件下生態(tài)巖土力學(xué)護(hù)坡試驗(yàn)裝置。

其技術(shù)解決方案為：

模擬降雨條件下生態(tài)巖土力學(xué)護(hù)坡試驗(yàn)裝置，包括自動(dòng)變坡試驗(yàn)架、試驗(yàn)土槽和雨強(qiáng)可調(diào)式降雨器，自動(dòng)變坡試驗(yàn)架由旋轉(zhuǎn)支架、固定承載支架和坡度控制裝置構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)支架由導(dǎo)軌、曲柄、曲柄制動(dòng)、上轉(zhuǎn)軸、和防倒滑裝置組成，固定承載支架由下轉(zhuǎn)軸、軸承座、彎曲導(dǎo)槽、鉸盤(pán)和下轉(zhuǎn)軸限位裝置組成，旋轉(zhuǎn)支架通過(guò)安裝在上轉(zhuǎn)軸上的軸承安裝在固定承載支架的軸承座中，曲柄活動(dòng)的安裝在固定承載支架的彎曲導(dǎo)槽中，試驗(yàn)土槽通過(guò)滾輪置放在旋轉(zhuǎn)支架的導(dǎo)軌中，下轉(zhuǎn)軸的兩端分別設(shè)置有鉸盤(pán)，鉸盤(pán)中的鉸索通過(guò)設(shè)置在彎曲導(dǎo)槽端部的滑輪沿彎曲導(dǎo)槽固定連接在曲柄上。坡度控制裝置包含表盤(pán)和指針，表盤(pán)固定安裝在固定承載支架上，表針固定安裝在上轉(zhuǎn)軸的端部，表盤(pán)的中心和上轉(zhuǎn)軸的軸心在同一軸線上。下轉(zhuǎn)軸限位裝置分別固定安裝在下轉(zhuǎn)軸的兩端上。下轉(zhuǎn)軸通過(guò)齒輪與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸咬合。

雨強(qiáng)可調(diào)式降雨器由降雨器、壓力傳感器、振動(dòng)器、氣壓計(jì)、調(diào)壓閥、氣泵、流量計(jì)、溢流閥、水泵、單向閥組成，降雨器上部是氣缸，下部是斗式噴頭，氣缸和斗式噴頭之間固定連接，氣缸通過(guò)管道連接氣壓計(jì)、調(diào)壓閥、氣泵，斗式噴頭通過(guò)管道連接流量計(jì)、單向閥、溢流閥、水泵，壓力傳感器設(shè)置在斗式噴頭內(nèi)，振動(dòng)器安裝在降雨器的外壁上，雨強(qiáng)可調(diào)式降雨器通過(guò)支架置放在變坡試驗(yàn)架方。

由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明的生態(tài)巖土力學(xué)護(hù)坡試驗(yàn)裝置采用的自動(dòng)變坡試驗(yàn)架可以調(diào)節(jié)試驗(yàn)架的角度，使用的雨強(qiáng)可調(diào)式降雨器可以調(diào)節(jié)降雨強(qiáng)度，采集在一定雨強(qiáng)下的氣壓，水壓、水流量數(shù)據(jù)，可以模擬降雨條件下生態(tài)巖土力學(xué)護(hù)坡試驗(yàn)。

本發(fā)明的生態(tài)巖土力學(xué)護(hù)坡試驗(yàn)裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可調(diào)節(jié)降雨強(qiáng)度、降雨均勻，實(shí)現(xiàn)了降雨器內(nèi)氣壓、水壓及降雨量的自動(dòng)在線采集，節(jié)約裝卸試驗(yàn)土槽的時(shí)間及勞動(dòng)量的特點(diǎn)。