[發明專利]模擬冰雹條件下土體崩解試驗方法

有效

• 申請號: 202010577591.4
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111610111B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 魏英杰;王篤禮;李建光;介玉新
• 申請（專利權）人: 中航勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N3/30
• 分類號: G01N3/30;G01N3/06;G01N5/04;G01N17/00
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理有限公司 11613
• 代理人: 齊勝杰;薛曉萌

本發明涉及一種模擬冰雹條件下土體崩解試驗方法。其中采用的試驗設備包括若干球體、球體存儲器、網板和收集器，若干球體盛放在球體存儲器中，球體存儲器位于網板上方，收集器位于網板的下方，在收集器中或收集器上設置液位測量裝置。本試驗方法能夠計算出體積崩解量、體積崩解速率、質量崩解量和質量崩解速率。由此，本發明的試驗方法能夠形成固相物理點荷載沖擊，可以模擬冰雹條件下土體的崩解過程，計算出土體體積和質量崩解量以及體積和質量崩解速率，從而為短時急劇冰雹條件下土體崩解侵蝕破壞，地表地理景觀、水土保持提供定性和定量的評價。同時本發明中采用的試驗設備結構簡單、測量計算便捷、使用方便。

技術領域

本發明涉及巖土工程試驗技術領域，尤其涉及一種模擬冰雹條件下土體崩解試驗方法。

背景技術

受全球氣候變化影響，極端氣候事件的發生頻率和強度均呈顯著加劇趨勢，并通過各種方式作用于巖土體，誘發一系列的巖土體災害，給當前工程地質研究帶來許多新的挑戰。短時間的急劇冰雹天氣條件對結構性黏質土體產生短時間點荷載沖擊，造成結構性黏質土體崩解、破壞，進而引起地表巖土體的物理結構的改變，容易造成水土的侵蝕、流失，地表景觀的改變。

針對極端冰雹天氣情況下結構性黏質土體崩解性的研究，主要存在以下問題：一、缺乏專門用于結構性黏質土體冰雹球體點荷載沖擊崩解試驗的試驗設備和試驗方法；二、現有降雨水滴沖擊試驗均為液相沖擊，無法模擬固相球體點荷載沖擊，二者的沖擊強度、作用方式均不同。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的在于彌補現有技術的空白，提供模擬冰雹條件下土體崩解試驗方法。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供一種模擬冰雹條件下土體崩解試驗方法，試驗方法采用如下試驗設備：試驗設備包括若干球體、球體存儲器、網板、收集器、液位測量裝置和質量測量裝置；球體存儲器的底部設有球體排出口，球體排出口位于網板上方，球體排出口處設有開關閥；收集器位于網板的下方，用于盛放液體，質量測量裝置承托收集器，液位測量裝置設置在收集器上或設置在收集器中；試驗方法包括如下步驟：球體存儲器中盛放有體積為V_b、質量為M_b的若干球體，將土體試樣放置在網板上，并且土體試樣位于球體排出口的正下方，在收集器中注入液體，打開球體排出口，開始計時，直至試樣完全崩解落入收集器中；其中，通過液位測量裝置和質量測量裝置獲取開始前收集器的初始液位值V₀和初始質量M₀，在崩解過程中通過液位測量裝置和質量測量裝置獲取時間為t時收集器的液位值V_t和質量M_t，以及在崩解過程中獲取時間為t時落在收集器中的球體的個數n，通過液位測量裝置和質量測量裝置獲取試樣完全崩解落入收集器后收集器的最終液位值V_s和最終質量M_s；

根據如下公式計算試樣在時間t時的體積崩解量A_t：

根據如下公式計算試樣在時間t內的體積崩解速率B_t：

根據如下公式計算試樣在時間t時的質量崩解量C_t：

根據如下公式計算試樣在時間t內的質量崩解速率D_t：

根據本發明，球體存儲器至少在底部呈上大下小的錐形，內壁光滑，球體排出口設于小端。

根據本發明，球體存儲器的頂部敞開形成球體注入口；或者球體存儲器上設有球體注入口以及可開關球體注入口的蓋子。