[發明專利]一種基于氣候變化模擬的特殊土研究裝置

在審

• 申請號: 202211267800.0
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115901585A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 周鳳璽;周志雄;張明禮;馬昭;雷兵兵
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G01N25/00;G01N25/16;G01N25/20;G01N33/24
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 賈瑞華

本發明公開了一種基于氣候變化模擬的特殊土研究裝置，所述裝置包括：試驗箱，設置在試驗箱內部的模型箱、控溫底板、降雨裝置、季節太陽輻射裝置和數據采集系統。其中，模型箱用于構建路基、天然場地、邊坡、抗滑樁等試驗模型，控溫底板控制模型箱底部的溫度變化，降雨裝置用于控制試驗箱內部的降雨量及其降雨時長，季節太陽輻射裝置用于模擬試驗箱內部的輻射變化，數據采集系統用于數據采集，本發明通過在模型箱內設置不同的試驗模型，通過控溫底板、降雨裝置和季節太陽輻射裝置實現在不同氣候條件下特殊土內部的水分、溫度、鹽分等變化規律及其鹽凍脹變形的研究。

技術領域

本發明涉及寒區巖土工程領域，特別是涉及一種基于氣候變化模擬的特殊土研究裝置。

背景技術

在寒冷地區，廣泛分布著大面積的特殊土，例如凍土、鹽漬土等。特殊土相比常規土而言，其性質具有一定的特殊性，主要表現為特殊土的性質與外界氣候變化相關。由于外界氣候發生改變，必然會引起特殊土內部的水分、溫度、鹽分等發生變化，進而導致修建在特殊土上部的工程建筑物出現鹽脹、凍脹等一系列病害問題。為了避免寒冷地區擬建及現有工程出現鹽脹及凍脹等病害問題，研究特殊土內部的水分、溫度、鹽分等變化規律成為當今研究的熱點問題。目前多采用現場布設傳感器的方式研究當前氣候條件下特殊土內部的水分、溫度、鹽分等變化規律，而現場監測過程周期長，費用高，且僅能研究當前氣候條件下特殊土內部的水分、溫度、鹽分等變化規律。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于氣候變化模擬的特殊土研究裝置，以基于氣候模擬的方式實現任意氣候變化條件下特殊土內部的水分、溫度、鹽分等變化規律及其鹽凍脹變形的研究。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種基于氣候變化模擬的特殊土研究裝置，所述裝置包括：試驗箱，設置在試驗箱內部的模型箱、控溫底板、降雨裝置、季節太陽輻射裝置和數據采集系統；

所述模型箱的內部用于設置基于特殊土搭建的試驗模型；所述特殊土包括凍土和鹽漬土，所述試驗模型包括路基模型、天然場地模型、邊坡模型和抗滑樁模型；

所述控溫底板設置在所述模型箱內部的底面上；

所述降雨裝置設置在所述模型箱的上部；

所述季節太陽輻射裝置設置在所述試驗箱內部的頂面上；

所述數據采集系統用于采集所述試驗模型的性質參數；所述性質參數至少包括所述試驗模型內部的溫度、水分含量、鹽分含量、熱通量和鹽凍脹變形以及所述試驗模型上表面的輻射分量和表層溫度。

可選的，所述試驗箱的側面、頂面和底面均為保溫墻體，所述試驗箱的側面的保溫墻體上設置有門和觀察窗。

可選的，所述試驗箱內部還設置有風機，所述試驗箱外部設置有與所述風機相連接的壓縮機；所述風機和所述壓縮機用于調節所述試驗箱內的氣溫。

可選的，所述模型箱的側面由方鋼支架和設置在所述方鋼支架上的真空絕熱板組成；所述方鋼支架由不同尺寸的方鋼組裝而成；

所述模型箱的底面為真空絕熱板。

可選的，所述控溫底板包括成陣列排列的多個控溫單元，每個所述控溫單元均由銅管盤制而成；

在銅管延伸方向上的相鄰兩個所述控溫單元之間采用U型接頭連接，在銅管延伸方向的垂直方向上的相鄰兩個所述控溫單元之間采用I型接頭連接。

可選的，所述數據采集系統包括設置在所述模型箱內部的溫度-濕度-鹽分一體式傳感器和熱通量傳感器；

所述數據采集系統還包括設置在所述模型箱的頂部的橫梁上的輻射傳感器、地表紅外測溫儀和三維多點位移動態測量儀；

所述數據采集系統還包括數據采集器；