[發(fā)明專利]一種降雨實驗裝置及實驗方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810054846.1 | 申請日： | 2018-01-19 |
| 公開（公告）號： | CN108318657A | 公開（公告）日： | 2018-07-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉偉平;羅佳;羅小艷;黃瑩晶 | 申請（專利權(quán)）人： | 南昌大學(xué) |
| 主分類號： | G01N33/24 | 分類號： | G01N33/24 |
| 代理公司： | 南昌新天下專利商標(biāo)代理有限公司 36115 | 代理人： | 施秀瑾 |
| 地址： | 330031 江西省*** | 國省代碼： | 江西;36 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 主體模型 實驗槽 降雨裝置 起吊裝置 實驗裝置 降雨 進(jìn)水電磁閥 鋼絲繩 控制開度 框架頂部 框架轉(zhuǎn)動 位移變形 控制器 速度儀 邊坡 水表 土體 巖土 轉(zhuǎn)軸 坡度 轉(zhuǎn)動 觀測 直觀 強弱 暴雨 檢測 氣象 自由 | ||
1.一種降雨實驗裝置，包括主體模型框架（1），用于實驗裝土的實驗槽（2）、模擬不同降雨量的降雨裝置（10）和控制器，其特征在于，主體模型框架（1）頂部設(shè)有降雨裝置（10），主體模型框架（1）的內(nèi)下部設(shè)有實驗槽（2），主體模型框架（1）的上部的一側(cè)設(shè)有起吊裝置（11），實驗槽（2）的一端經(jīng)轉(zhuǎn)軸（3）與主體模型框架（1）轉(zhuǎn)動連接，另一端經(jīng)鋼絲繩（110）與起吊裝置（11）連接；
所述實驗槽包括槽體框架（12）、鋼化玻璃和底板（7），槽體框架（12）的底部設(shè)有底板（7），槽體框架（12）的內(nèi)部四周安裝有可拆卸的鋼化玻璃；
所述降雨裝置（10）包括進(jìn)水管（14）道、首尾連通的框型管道（18）、若干根并聯(lián)在所述框型管道（18）上的降雨支管道（19），進(jìn)水管（14）的管路上依次設(shè)有進(jìn)水電磁閥（17）、水流速度儀（16）和水表（17），進(jìn)水管（14）的出口與框型管道（18）的一端連通，各降雨支管道（19）下部分別轉(zhuǎn)動設(shè)有降雨噴頭（20）；
所述起吊裝置的控制系統(tǒng)及進(jìn)水電磁閥（17）的控制系統(tǒng)均接入控制器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的一種降雨實驗裝置，其特征于，所述主體模型框架（1）是由四根豎向工字鋼（8）、兩根上橫向工字鋼（9）、兩根下橫向工字鋼（13）、四根側(cè)梁及前后各兩根中間立梁（81）焊接而成的框架形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求 2所述的一種降雨實驗裝置，其特征于，所述前后兩側(cè)的中間立梁（81）上分別設(shè)有對應(yīng)實驗槽（2）轉(zhuǎn)動一定角度時固定坡角的圓孔（6）。
4.根據(jù)權(quán)利要求 3所述的一種降雨實驗裝置，其特征于，各中間立梁（81）上分別設(shè)有三個圓孔（6），分別對應(yīng)實驗槽（2）轉(zhuǎn)動10o、20o及30o，圓孔（6）的直徑為60mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的一種降雨實驗裝置，其特征于，所述底板（7）為花紋鋼板，鋼化玻璃內(nèi)玻璃面上設(shè)有防護(hù)膜，鋼化玻璃與底板（7）的連接處均貼有厚3mm的高粘PE海綿雙面膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的一種降雨實驗裝置，其特征于，槽體框架（12）內(nèi)部四周的鋼化玻璃是整體式或拼接式，鋼化玻璃采用拼接式時拼接縫隙通過玻璃膠密封，鋼化玻璃與槽體框架（12）的安裝面上設(shè)有泡沫棉夾層和橡皮墊。
7.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的一種降雨實驗裝置，其特征于，所述降雨支管道（19）有七根，各降雨支管道（19）上分別均布有兩個降雨噴頭（20）。
8.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的一種降雨實驗裝置，其特征于，所述起吊裝置（11）為電動葫蘆，電動葫蘆有兩個，兩個電動葫蘆分別安裝在兩根主體框架上橫向工字鋼（9）的內(nèi)側(cè)，兩個電動葫蘆同步升降。
9.權(quán)利要求1至權(quán)利要求8中任一項說所述的一種降雨實驗裝置測定巖土體積含水率及孔隙水壓力預(yù)警值的實驗方法，其特征在于，按如下步驟：
第一步，土樣的裝配；實驗前將實驗土樣進(jìn)行篩分，配置初始含水率，將實驗土樣分為五層填筑于實驗槽（2）內(nèi)，每層厚度均控制在10cm，填筑時，每層土樣表面用木錘輕輕敲擊，根據(jù)天然干密度將土層擊實，擊實后在土樣表面劃出凹槽用于填筑下一層，直至五層填充完畢；
第二步，在鋼化玻璃上畫出刻度或者貼上軟尺，在各土樣層標(biāo)記好所需觀測點，觀測點貼近鋼化玻璃處提前埋設(shè)好觀測小球；
第三步，傳感器的埋設(shè)；在各土樣層內(nèi)分別埋設(shè)體積含水率傳感器，孔隙水壓力傳感器，并作上相應(yīng)標(biāo)記以示區(qū)分，將各體積含水率傳感器及各孔隙水壓力傳感器分別與水分監(jiān)測儀及孔隙水壓力監(jiān)測儀連接；
第四步，降雨控制，通過進(jìn)水電磁閥（15）控制降雨速率，降雨開始后實時追蹤觀測小球的變化，并通過各水分監(jiān)測儀及各孔隙水壓力監(jiān)測儀實時監(jiān)測降雨過程中每層土體體積含水率和孔隙水壓力的變化；
第五步，當(dāng)土樣層內(nèi)觀測小球位移發(fā)生突變時，體積含水率及孔隙水壓力會發(fā)生突變，此時測得的體積含水率及孔隙水壓力即為該層土樣體積含水率及該層土樣孔隙水壓力的預(yù)警值。
10.權(quán)利要求1至權(quán)利要求8中任一項所述的一種降雨實驗裝置測定巖土水土流失率的實驗方法，其特征在于，按如下步驟：
第一步，實驗槽（2）采用兩端開口形式，用電動葫蘆（11）將實驗槽轉(zhuǎn)動至實驗角度，在圓孔（6）插入鋼管以固定實驗箱位置；
第二步，土樣的裝配：實驗前將實驗土樣進(jìn)行篩分，配置初始含水率，根據(jù)實驗所需土樣填筑于實驗箱內(nèi)，將土樣層厚度控制在10cm，土層表面用木錘輕輕敲擊，根據(jù)天然干密度將土層擊實；
第三步，在主體模型框架（1）一端安裝一個水箱，水箱一側(cè)緊貼試驗槽上開口端，將進(jìn)水管（14）的出口與水箱連接，通過進(jìn)水電磁閥（15）控制水箱流出水的速度，水箱出水時，每隔t分鐘在實驗槽下端口接實驗槽流出的土水混合物體積為v1，稱量質(zhì)量為m1，每次接一分鐘；
第四步，將土水混合物烘干測的烘干后土體質(zhì)量為m2,直到土水混合物渾濁度相近，實驗完畢，通過公式v=（m2/m1）*100%，得到每隔t分鐘流失土體占土水混合物的百分比v,再根據(jù)多組實驗數(shù)據(jù)繪制出t與v的變化關(guān)系。
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