[實用新型]一種多功能土工模型試驗系統

有效

• 申請號: 201721765914.2
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN207601081U
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 張建;韓春鵬;田家憶;李建華
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N1/28
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高志光

一種多功能土工模型試驗系統，它涉及一種土工模型試驗系統，以解決現有模型箱無法模擬溫度場的條件的問題，它包括外框架、模型箱、降雨模擬機構、制冷機構、加熱機構和數據采集系統；模型箱安裝在外框架上，降雨模擬機構的出水口布置在模型箱的頂部，制冷機構和加熱機構給模型箱提供環境溫度，數據采集系統采集模型箱內的凍土工況指標。本實用新型用于凍土試驗。

技術領域

本實用新型涉及一種土工模型試驗系統，具體涉及一種多功能土工模型試驗系統，屬于巖土工程室內模型試驗領域。

背景技術

室內模型試驗已成為巖土工程領域內研究問題的一種主要手段，室內模型試驗是指在實驗室內根據特制的器材模擬實際的各種工況，來研究巖土的物理力學狀態。地基土的不均勻沉降不僅會降低路面結構的平整度，還會降低路面結構的整體強度，影響交通的正常運行，大幅度增加公路養護和維修的費用。滑坡是一種嚴重的地質災害，發生時不僅可能會阻礙交通，還可能威脅人們的生命財產安全。滑坡與水的作用有關，降雨是誘發滑坡的主要因素之一，長時間的降雨或短時的強降雨都可能引發大規模的滑坡。膨脹土是一種同時具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性的黏性土，在反復降雨與蒸發作用下，土體產生內應力，從而使膨脹土中原生裂隙擴展和新裂隙的產生，裂隙數量增加并連通,最后形成裂隙網絡，裂隙發育嚴重破壞了土體的完整性，水分通過裂隙通道快速滲入土體內部，使土體孔隙水壓力上升而基質吸力減小，土體抗剪強度顯著降低，容易產生滑坡，滑塌，當膨脹土作為路堤填料時，容易引起路面發生變形、開裂和斷板。

現場監測是研究土層變形特性最直觀、有效的方式，但由于現場試驗的周期長、費用高、影響因素復雜多樣等原因，將工程實際等比例縮小的室內模型試驗成為研究地基土層變形規律的一種主要手段。在季節性凍土地區，冬季土體凍結，路基產生凍脹；春季凍土融化，路基產生翻漿、冒泥，對公路造成危害。而水分遷移又是產生凍脹的直接因素，所以研究凍土中的水分遷移機理有著重要的意義。現有的模型試驗僅探究了土層的沉降特性，未能反映土層的應力分布，沒有考慮在凍土或季節性凍土地區的沉降特性和水分遷移的過程。且現有的模型箱功能單一，為開展不同的模型試驗需要制作不同的模型箱，經濟性較差。

實用新型內容

本實用新型是為解決現有模型箱無法模擬溫度場的條件的問題，進而提供一種多功能土工模型試驗系統。該系統可控制溫度條件和進行多種試驗。

本實用新型為解決上述問題采用的技術方案是：

一種多功能土工模型試驗系統包括外框架、模型箱、降雨模擬機構、制冷機構、加熱機構和數據采集系統；

模型箱安裝在外框架上，降雨模擬機構的出水口布置在模型箱的頂部，制冷機構和加熱機構給模型箱提供環境溫度，數據采集系統采集模型箱內的凍土工況指標。

進一步地，模型箱為鋼化玻璃有蓋箱體，模型箱內設有具有浸水孔的上底板，上底板與下底板之間形成儲水箱，模型箱的側板上開有連接孔。

進一步地，降雨模擬機構包括補水箱、進水管、降雨噴頭和閥門，在箱體的頂板上安裝降雨噴頭和為降雨噴頭供水的進水管，進水管上安裝閥門，進水管連接補水箱。

進一步地，制冷機構包括制冷壓縮機、風機和風管，制冷壓縮機與風機連接，風機與風管連接，風管安裝在連接孔上，制冷壓縮機上設置有溫控面板。

進一步地，加熱機構包括加熱管。

本實用新型相比現有技術的有益效果是：

本實用新型采用風冷制冷的方式對模型箱內部溫度進行控制，相較于現有的直冷制冷的方式，不需要在箱體內布設銅管，節約了空間，方便試驗的進行；同時風冷制冷的最大負溫比制冷的方式低，且溫度波動更小，控溫精確。