[發明專利]一種模擬在日照降雨及風化作用下水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用的裝置

在審

• 申請號: 201510698924.8
• 申請日: 2015-10-23
• 公開（公告）號: CN105241773A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 王瑞紅;鄧捷;蔣昱州;李萬文;徐春霖;王宇軒;馮世國;田夢思;楊雪;徐曉
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N17/02;G01N17/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

技術領域

本發明涉及巖土力學試驗領域中在考慮自然條件時，如日照、降雨、風化作用等，水流沖刷作用對庫岸邊坡巖體產生的影響及水位升降對消落帶巖體的作用。

技術背景

在現有的試驗裝置中，涉及水流沖刷作用及水位升降對消落帶巖體影響的試驗裝置和設備還比較少，尤其是在考慮各種常見的自然狀況包括日照、降雨、風化作用時，同時開展關于水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用的裝置更是寥寥無幾。本裝置的設計可以較為直觀的模擬在日照、降雨、風化作用的交替作用下，庫水沖刷和水位升降對庫岸邊坡消落帶巖石的作用，并且可控制水流流速、消落帶面積、日照時間、降雨量大小及作用時間、干濕循環時間及次數等不同變量對試驗結果產生的不同影響，進一步探究庫岸邊坡巖體的水巖耦合作用及巖石力學損傷機理。根據水流沖刷作用對巖石特定表面的侵蝕磨損狀況，對水流沖刷作用展開量化研究，后期可對試驗巖樣進行CT探傷掃描、微觀電鏡掃描、切片分析等，進而分析評價巖石的物理性質及力學特征。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種儀器能夠模擬在日照、降雨及風化作用條件下水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用和庫水水位升降所產生的消落帶對巖石的外形、物理及力學性質的影響。

本發明的目的是這樣實現的：一種模擬在日照降雨及風化作用下水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用的裝置包括試驗倉、及設在所述試驗倉內的螺旋攪拌器軸，螺旋攪拌器軸上設有螺旋攪拌器葉片，巖樣容器邊緣與試驗倉邊緣相接、且與試驗倉連通；

試驗倉內壁頂部軸心處有日照模擬器。

進一步講,巖樣容器內壁設有密封層。

進一步講,試驗倉內壁頂面固定中空環狀的噴水器，噴水器與外接供水裝置相連接,噴水器表面設有噴水孔洞。

進一步講,試驗倉外部頂面處連接有鼓風機。

還可以,所述噴水器內部設有旋轉擋片,旋轉擋片繞噴水器中心旋轉。

本發明的優點在于，本裝置可考慮水流沖刷巖樣的速度、侵入水中的巖樣高度、巖樣干濕循環時間和次數、降雨量大小、日照時長及溫度等因素單獨對巖樣的影響和作用效果，還可綜合考慮上述因素后模擬在日照降雨、風化作用的實際自然條件下水流對庫岸邊坡巖體的沖刷作用和水位升降產生的消落帶對庫岸邊坡巖體的影響。

同時本裝置彌補了在室內條件下模擬水流沖刷和水位升降產生的消落帶對庫岸邊坡巖體影響的試驗設備空白，減小了對庫岸邊坡巖體研究的難度。通過水流沖刷作用對巖石特定表面的侵蝕磨損狀況，從而對沖刷作用展開量化研究，后期可對試驗巖樣進行CT探傷掃描、微觀電鏡掃描、切片分析、三軸壓縮試驗等，進一步量化分析評價巖石的物理性質及力學特征。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為環狀噴水器的結構示意圖。

圖3為圖2的A-A斷面視圖。

圖4是巖樣容器橫斷面示意圖。

圖5是圖1的頂視圖。

如圖所示，試驗倉1，巖樣容器2，巖樣3，螺旋攪拌器軸4，螺旋攪拌器葉片5，電動機6，噴水器7，日照模擬器8，鼓風機9，出水口10，噴水孔洞11，旋轉擋片12，充氣墊13，水位感應器14。

具體實施方式

參見圖1、圖5，一種模擬在日照、降雨及風化作用條件下水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用的裝置包括試驗倉1及設在所述試驗倉內的螺旋攪拌器軸4，試驗倉1優選的為圓桶狀,螺旋攪拌器軸4上設有螺旋攪拌器葉片5,螺旋攪拌器軸4與試驗倉1外的電動機6連通，電動機6轉動帶動攪拌器轉動為試驗倉1中的水產生沿容器內壁流動動力，沿試驗倉1圓周周長四等分處分別設有四個巖樣容器2，巖樣容器2邊緣與試驗倉1邊緣相接且與試驗倉1連通。巖樣容器2內壁設有密封層,如圖4中在巖樣容器2內壁與密封層之間設有沖氣墊13,沖氣墊13與高壓氣源連通,以此模擬不同水流流速對巖樣的沖刷作用,從而實現部分巖樣受到水流沖刷，更真實的模擬自然條件下受到水流沖刷的庫岸巖體狀態(現實中只有局部巖石受到水流的沖刷)。

工作時,巖樣3放置在所述巖樣容器2中，巖樣3側表面部分置于巖樣容器中，部分裸露于試驗倉1內，當試驗倉1內的螺旋攪拌器軸4帶動螺旋攪拌器葉片5旋轉,使試驗倉水流沿試驗倉內壁勻速流動時，經過裸露于試驗倉內的巖樣會受到定向水流的沖刷作用，且可通過調節螺旋攪拌器軸4轉速達到控制水流流速的目的。