[發明專利]一種測試降雨過程中凍土邊坡入滲量的裝置

無效

• 申請號: 201110360191.9
• 申請日: 2011-11-14
• 公開（公告）號: CN102507413A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 沈宇鵬;王連俊;劉建坤;田亞護;馮瑞玲;金鈺梅;沈堅鋒;沈志剛;趙久歡;鐘順元;李治;衛韜
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于土木工程設備領域，特別涉及一種測試降雨過程中凍土邊坡入滲量的裝置。

背景技術

青藏高原多年凍土在秋末時的季節融化深度最大，同時在降雨的誘發作用下，凍土邊坡常常在這個時期出現失穩。暖季降雨入滲致使多年凍土凍融交界面的含水量增加、基質吸力降低、抗剪強度降低、融化深度加大，從而導致邊坡失穩。

隨著凍土區建設項目的開展，該區間中的邊坡問題也日趨增多。由于溫度是影響凍土性能的重要因素，因此，凍土中雨水的滲入同時影響著凍土邊坡的熱平衡。目前，傳統研究土的入滲規律的裝置都是對常溫土進行，并且沒有考慮到雨水溫度帶給邊坡的影響。

因此需要發明一種針對凍土邊坡研究降雨入滲規律的裝置。它能模擬凍土邊坡在降雨過程中的入滲情況，并監測不同邊坡條件、不同降雨條件下邊坡土體的狀態。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是傳統研究降雨入滲規律的裝置無法對凍土進行入滲量研究的問題，提供一種測試降雨過程中凍土邊坡入滲量的裝置。

本發明解決其技術問題的技術方案：

一種測試降雨過程中凍土邊坡入滲量的裝置，包括：冷凍箱、土樣箱、冷凍液管、冷凍箱蓋、第二支架、馬氏瓶、水溫調節器、降雨器、模擬日照設備、坡面集水槽、箱底集水器、第三支架、箱底出水管、第一支架、熱敏電阻、孔隙壓力計。

降雨器和模擬日照設備安裝在第一支架上，模擬日照設備接220V電源。

冷凍液管彎曲鋪設在冷凍箱的內壁上，進、出口設在冷凍箱的箱壁上，與箱外的制冷機管路連接。

土樣箱放置在冷凍箱中冷凍液管圍繞的空間中，并固定在冷凍箱中的底部的第三支架上，在土樣箱坡面的底部設有坡面集水槽。

冷凍箱置于降雨器和模擬日照設備的下方；

馬氏瓶安裝在第二支架上，通過導管與降雨器連接；水溫調節器放置在馬氏瓶中，水溫調節器包括溫度加熱器和溫度傳感器，馬氏瓶的水溫為5℃～30℃。

箱底出水管設在箱底集水器的上方與土樣箱連接；

在土樣箱坡面的底部設有坡面集水槽，土樣箱坡面集水器置于冷凍箱箱外，坡面集水槽出水口的下方。

將配制含水量為15％～30％的土樣放置在土樣箱中，在壓實土樣的過程中埋設熱敏電阻和孔隙壓力計，其導線從土樣箱兩側預留孔道引出與讀數儀連接。

試驗時，將冷凍箱蓋蓋在冷凍箱上，啟動制冷機；當冷凍箱內的溫度達到-10℃～10℃時，去掉冷凍箱蓋，開啟模擬日照設備，模擬日照時間1～8小時，日照之后，開啟降雨器，再后，將張力計插在土樣表面，其導線與讀數儀連接。

降雨強度為0.1mm/min～1.9mm/min，降雨歷時為0.5h～12h。

制冷機管路中的制冷液為氟利昂。

本發明的有益效果為：

1.冷凍箱通過四周的冷凍循環系統可以嚴格控制土樣的溫度為-10℃～10℃，保證土體在實驗過程中周圍的凍土環境不變，解決了傳統研究降雨入滲規律的裝置無法對凍土進行的關鍵問題，在實驗室條件下模擬凍土邊坡在降雨過程中的入滲情況；

2.土樣箱可以取出，方便每次實驗重制土樣和壓實，并且土樣箱中的土樣經過壓實后可以削為不同坡度；土樣箱左側比右側高出400mm，將土樣箱填滿最大可以實現1∶1的坡度，通過降低內箱左側填土的高度可以實現1∶1～1∶1.75范圍內的不同坡度。

3.模擬日照設備可以模擬日照的不同強度以及溫度。

4.水溫調節器可以調節馬氏瓶中的水溫為5℃～30℃，實現了雨水溫度的變化的模擬。

5.根據模型內部監測元件熱敏電阻，孔隙壓力計、土壤張力計測試到溫度、孔隙水壓力以及含水量的變化，給出影響凍土邊坡降雨入滲量的影響因素：邊坡坡度、降雨強度、降雨歷時、雨水溫度、土樣含水量等對凍土邊坡入滲量的影響程度，從而為青藏鐵路和青藏公路沿線邊坡段提供維護依據。

附圖說明

圖1測試降雨過程中凍土邊坡入滲量的裝置主視圖。

圖2去掉冷凍箱蓋的測試降雨過程中凍土邊坡入滲量的裝置俯視圖。

圖3測試降雨過程中凍土邊坡的入滲量的裝置冷凍箱的后視圖。

圖4測試降雨過程中凍土邊坡的入滲量的裝置元件布置主視圖。

圖5測試降雨過程中凍土邊坡的入滲量的裝置元件布置俯視圖。

圖6冷凍循環系統的冷凍液管在冷凍箱左側內壁上的布置示意圖。

圖7冷凍循環系統的冷凍液管在冷凍箱前后側內壁上的布置示意圖。