[實用新型]一種室內降雨條件下黃土水分遷移規(guī)律模擬試驗系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2015-08-29
• 公開（公告）號: CN204855509U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發(fā)明（設計）人: 毛正君;魏榮譽
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本實用新型屬于巖土工程技術領域，具體涉及一種室內降雨條件下黃土水分遷移規(guī)律模擬試驗系統(tǒng)。

背景技術

黃土在我國分布廣泛，主要分布在北緯30～49度，東經(jīng)101～114度之間的北方幾個省區(qū)，總面積大約有63萬平方公里，同時這些區(qū)域存在不同程度的季節(jié)性凍融。由于地表的黃土大面積暴露于大氣中，受到諸如溫度、輻射、蒸發(fā)、降水、邊坡的陰陽坡等外界因素的影響，以及在季節(jié)凍融區(qū)凍融過程會引起黃土的水分遷移和水分重分布，加劇黃土中水分的聚積，同時凍融過程會引發(fā)黃土土體結構發(fā)生變化，強度降低、變形增大，這會加劇黃土的濕陷變形。當然，含水量的增大不僅降低黃土的強度，而且導致了一系列病害的發(fā)生，如在路基工程出現(xiàn)沉陷、波浪、縱裂、水溝失穩(wěn)等病害；水利工程出現(xiàn)凍脹、塌岸、砌體開裂等病害；市政工程出現(xiàn)沉陷、網(wǎng)裂等病害；在建筑工程中出現(xiàn)基坑邊坡失穩(wěn)，基坑支護結構破壞等病害；降水使黃土邊坡體的水量分布發(fā)生變化并導致坡體滑動等病害。重視和應用黃土在凍融循環(huán)過程中水分遷移與分布的特性規(guī)律在新世紀黃土力學特性和應用的研究中占據(jù)重要的地位。因此對進行黃土在凍融循環(huán)過程中水分遷移問題的研究，具有重要的理論和實踐意義。目前，許多學者對黃土的水分遷移進行了大量的研究，但對黃土在凍融循環(huán)過程中水分遷移機理闡述地還不透徹。現(xiàn)有技術中還沒有能夠方便地在室內進行黃土水分遷移規(guī)律模擬的系統(tǒng)，也不能很好地在室內進行黃土水分遷移規(guī)律特征參數(shù)的測定。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供了一種室內降雨條件下黃土水分遷移規(guī)律模擬試驗系統(tǒng)，其結構緊湊，使用操作方便，功能完備，為進一步研究降雨條件下黃土水分遷移規(guī)律提供了途徑，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種室內降雨條件下黃土水分遷移規(guī)律模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于：包括室內模擬系統(tǒng)箱體、黃土水分遷移規(guī)律特征參數(shù)測量系統(tǒng)和試驗數(shù)據(jù)采集及控制器，以及設置在室內模擬系統(tǒng)箱體內部的冷熱一體機、降雨模擬系統(tǒng)和地質模型系統(tǒng)；

所述降雨模擬系統(tǒng)包括嵌入安裝在室內模擬系統(tǒng)箱體頂部的降雨槽和設置在降雨槽底部的圓形降雨孔，所述降雨槽的頂部設置有降雨槽內壓力控制管和與外部水源連接的進水管，所述進水管上設置有進水電磁閥和進水水泵，所述降雨槽內壓力控制管上設置有壓力控制電磁閥和壓力傳感器，所述降雨槽內壓力控制管的端部連接有空氣壓縮機，所述降雨槽的頂部內壁上設置有用于對降雨槽的水位進行實時檢測的水位傳感器，所述降雨孔的直徑為0.5mm～1mm；

所述地質模型系統(tǒng)包括底座和通過多個千斤頂支撐安裝在底座上的地質模型槽，所述地質模型槽的底部設置有用于在地質模型槽內底部形成儲水空間的經(jīng)緯格柵板，所述經(jīng)緯格柵板上設置有多個出水孔洞，所述經(jīng)緯格柵板的頂部設置有陶土板，所述陶土板的四周邊沿均與地質模型槽內壁粘接，所述陶土板的頂部用于放置試驗土樣，所述試驗土樣內埋設有多個串聯(lián)的用于對試驗土樣進行加熱或制冷的半導體加熱制冷片；

所述黃土水分遷移規(guī)律特征參數(shù)測量系統(tǒng)包括土壤溫度及含水率測量系統(tǒng)、降雨徑流量測量系統(tǒng)和降雨出滲量測量系統(tǒng)，所述土壤溫度及含水率測量系統(tǒng)包括分多層埋設在試驗土樣內的多個土壤溫濕度傳感器，每層所述土壤溫濕度傳感器的數(shù)量均為多個，各層中多個所述土壤溫濕度傳感器呈正方形網(wǎng)格均勻布設，多層中相鄰兩層的多個所述土壤溫濕度傳感器均按相等間距上下相對布設；所述降雨徑流量測量系統(tǒng)包括降雨徑流量測量量杯和設置在地質模型槽側面的多個降雨徑流量測量孔，以及連接在所述降雨徑流量測量孔上的降雨徑流量測量分管和與降雨徑流量測量分管連接并接入降雨徑流量測量量杯內的降雨徑流量測量總管；所述降雨出滲量測量系統(tǒng)包括降雨出滲量測量量杯和設置在地質模型槽底面上的多個降雨出滲量測量孔，以及連接在所述降雨出滲量測量孔上的降雨出滲量測量分管和與降雨出滲量測量分管連接并接入降雨出滲量測量量杯內的降雨出滲量測量總管；所述降雨徑流量測量總管上設置有用于對未滲入試驗土樣內的水流量進行實時檢測的第二流量傳感器；