[發明專利]“濕干凍融”條件下土工離心模擬系統中的離心模型箱及其使用方法

在審

• 申請號: 201910402296.2
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110320342A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 蔡正銀;黃英豪;關云飛;高長勝;徐光明;張晨;曹永勇;韓迅;任國峰;顧行文;郭萬里;朱洵;朱銳
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京潤川律師事務所 11643
• 代理人: 張超;周亮

1.一種“濕干凍融”條件下土工離心模擬系統中的離心模型箱，其特征在于，所述離心模型箱包括，外模型箱(1)、模型箱底座(2)、內模型箱(4)、保溫層(3)、隔熱支撐(13)、和頂框(11)。

2.如權利要求1所述的離心模型箱，其特征在于，所述外模型箱(1)置于所述離心模型箱的最外層；所述外模型箱(1)由外模型箱底板(1-1)和外模型箱側板(1-2)通過焊接密封制成。

3.如權利要求1所述的離心模型箱，其特征在于，所述內模型箱(4)置于所述模型試驗箱的最內層；所述內模型箱(4)由多個有機玻璃板通過螺釘緊固連接制成，各有機玻璃板之間設置“O”型密封圈，接縫處涂抹密封膠。

4.如權利要求1所述的離心模型箱，其特征在于，所述內模型箱(4)和外模型箱(1)之間留有間隙，形成夾層，所述夾層內填充有保溫層(3)和模型箱底座(2)，并設置有隔熱支撐(13)。

5.如權利要求4所述的離心模型箱，其特征在于，所述保溫層(3)與隔熱支撐(13)均設置于所述內模型箱(4)和外模型箱(1)的側壁之間；所述模型箱底座(2)置于外模型箱底板(1-1)和內模型箱(4)底板之間；所述隔熱支撐(13)分別緊固連接內模型箱(4)和外模型箱(1)，用于內、外模型箱之間的支撐和緊固聯接。

6.如權利要求5所述的離心模型箱，其特征在于，所述保溫層(3)的填充材料為高保溫隔熱材料聚氨酯；所述隔熱支撐(13)和模型箱底座(2)的材質均為實心木材。

7.如權利要求1所述的離心模型箱，其特征在于，所述模型箱(1)的正面側壁中部開設有貫穿的矩形觀察窗(6)；所述觀察窗(6)由有機玻璃制成，且所述觀察窗(6)的四周利用不銹鋼密封條(7)進行密封保護。

8.如權利要求1所述的離心模型箱，其特征在于，所述外模型箱(1)的正面側壁上方開設有貫穿的通風口(9)，其高度能夠保證通風口(9)位于離心模型試驗箱盛裝的土質模型的上部，所述通風口(9)能夠連接外部通風設備，實現冷氣和暖氣的對流，保證模型箱內部的各處的溫度均勻分布。

9.如權利要求1所述的離心模型箱，其特征在于，所述外模型箱(1)的側壁設有貫穿的進出水口(10)，所述進出水口(10)與外部供水系統相連接，實現對模型箱內部試驗模型水位升降的動態控制；所述內模型箱(4)內的進出水口(10)處設置有圓形透水石，以密封膠進行固定，對進出離心模型試驗箱內的水進行過濾；所述進出水口(10)的高度與離心模型試驗箱盛裝的土質模型的最低處平齊。

10.根據權利要求1-9任一項所述的離心模型箱的使用方法，其特征在于，所述方法具體包括：

S1.所述離心模型箱通過螺孔與離心機吊籃進行螺栓連接，將整個離心模型試驗箱固定在離心機吊籃上；將所述離心模型箱的頂框(11)與外部溫控裝置連接；將離心模型箱的進出水口(10)與外部水箱連接；將離心模型箱的通風口(9)與外部抽排風機連接；

S2.在試驗過程中外部水箱中的水通過進出水口(10)進入到所述模型試驗箱，對所述模型試驗箱中的試驗土體施加“濕”的作用，達到預定水位后，關閉進出水口(10)；

S3.當為試驗土體施加“濕”的作用結束后，需要將所述模型箱中的水放出，打開進出水口(10)，所述模型箱的水從試驗土體的最低處通過進出水口(10)回流至外部水箱，對模型箱中的土體施加“干”的作用，模擬箱中的水排完之后，關閉進出水口(10)；

S4.打開通風口(9)，外部抽排風機工作，對模型箱內持續吹風，實現空氣對流，進一步對模型箱內土體施加“干”的作用；

S5.溫控裝置制冷板或制熱板工作，向模型箱內的土體施加“凍”或“融”的作用；進一步地，打開排風口，讓外部抽排風機工作，對保溫箱內持續吹風，實現空氣對流，進一步對模型箱內土體施加“凍”或“融”的作用；

S6.循環實施步驟S2-S5，則能實現對模型箱內的土體施加“濕干凍融”循環作用。