一种室内降雨条件下黄土水分迁移规律模拟试验系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于岩±工程技术领域，具体设及一种室内降雨条件下黄±水分迁移 规律模拟试验系统。
【背景技术】
[0002] 黄±在我国分布广泛，主要分布在北缔30~49度，东经101~114度之间的北 方几个省区，总面积大约有63万平方公里，同时运些区域存在不同程度的季节性冻融。由 于地表的黄±大面积暴露于大气中，受到诸如溫度、福射、蒸发、降水、边坡的阴阳坡等外界 因素的影响，W及在季节冻融区冻融过程会引起黄±的水分迁移和水分重分布，加剧黄± 中水分的聚积，同时冻融过程会引发黄±±体结构发生变化，强度降低、变形增大，运会加 剧黄±的湿陷变形。当然，含水量的增大不仅降低黄±的强度，而且导致了一系列病害的发 生，如在路基工程出现沉陷、波浪、纵裂、水沟失稳等病害；水利工程出现冻胀、塌岸、搁体开 裂等病害；市政工程出现沉陷、网裂等病害；在建筑工程中出现基坑边坡失稳，基坑支护结 构破坏等病害；降水使黄±边坡体的水量分布发生变化并导致坡体滑动等病害。重视和应 用黄±在冻融循环过程中水分迁移与分布的特性规律在新世纪黄±力学特性和应用的研 究中占据重要的地位。因此对进行黄±在冻融循环过程中水分迁移问题的研究，具有重要 的理论和实践意义。目前，许多学者对黄±的水分迁移进行了大量的研究，但对黄±在冻融 循环过程中水分迁移机理阐述地还不透彻。现有技术中还没有能够方便地在室内进行黄± 水分迁移规律模拟的系统，也不能很好地在室内进行黄±水分迁移规律特征参数的测定。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供了一种室 内降雨条件下黄±水分迁移规律模拟试验系统，其结构紧凑，使用操作方便，功能完备，为 进一步研究降雨条件下黄±水分迁移规律提供了途径，实用性强，使用效果好，便于推广使 用。
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种室内降雨条件下黄± 水分迁移规律模拟试验系统，其特征在于：包括室内模拟系统箱体、黄±水分迁移规律特 征参数测量系统和试验数据采集及控制器，W及设置在室内模拟系统箱体内部的冷热一体 机、降雨模拟系统和地质模型系统；
[0005] 所述降雨模拟系统包括嵌入安装在室内模拟系统箱体顶部的降雨槽和设置在降 雨槽底部的圆形降雨孔，所述降雨槽的顶部设置有降雨槽内压力控制管和与外部水源连接 的进水管，所述进水管上设置有进水电磁阀和进水水累，所述降雨槽内压力控制管上设置 有压力控制电磁阀和压力传感器，所述降雨槽内压力控制管的端部连接有空气压缩机，所 述降雨槽的顶部内壁上设置有用于对降雨槽的水位进行实时检测的水位传感器，所述降雨 孔的直径为0. 5mm~Imm;
[0006] 所述地质模型系统包括底座和通过多个千斤顶支撑安装在底座上的地质模型槽， 所述地质模型槽的底部设置有用于在地质模型槽内底部形成储水空间的经缔格栅板，所述 经缔格栅板上设置有多个出水孔桐，所述经缔格栅板的顶部设置有陶±板，所述陶±板的 四周边沿均与地质模型槽内壁粘接，所述陶±板的顶部用于放置试验±样，所述试验±样 内埋设有多个串联的用于对试验±样进行加热或制冷的半导体加热制冷片；
[0007] 所述黄±水分迁移规律特征参数测量系统包括±壤溫度及含水率测量系统、降雨 径流量测量系统和降雨出渗量测量系统，所述±壤溫度及含水率测量系统包括分多层埋设 在试验±样内的多个±壤溫湿度传感器，每层所述±壤溫湿度传感器的数量均为多个，各 层中多个所述上壤溫湿度传感器呈正方形网格均匀布设，多层中相邻两层的多个所述上壤 溫湿度传感器均按相等间距上下相对布设；所述降雨径流量测量系统包括降雨径流量测量 量杯和设置在地质模型槽侧面的多个降雨径流量测量孔，W及连接在所述降雨径流量测量 孔上的降雨径流量测量分管和与降雨径流量测量分管连接并接入降雨径流量测量量杯内 的降雨径流量测量总管；所述降雨出渗量测量系统包括降雨出渗量测量量杯和设置在地质 模型槽底面上的多个降雨出渗量测量孔，W及连接在所述降雨出渗量测量孔上的降雨出渗 量测量分管和与降雨出渗量测量分管连接并接入降雨出渗量测量量杯内的降雨出渗量测 量总管；所述降雨径流量测量总管上设置有用于对未渗入试验±样内的水流量进行实时检 测的第二流量传感器；
[0008] 所述试验数据采集及控制器包括微控制器和与微控制器相接且用于与计算机连 接的串口通信电路，所述微控制器的输入端接有按键操作电路，所述微控制器的输出端接 有液晶显示器、用于驱动进水电磁阀的第一电磁阀驱动器、用于驱动压力控制电磁阀的第 二电磁阀驱动器、用于对进水水累的通断电进行控制的第一继电器、用于对空气压缩机的 通断电进行控制的第二继电器和用于驱动控制多个串联的半导体加热制冷片的加热制冷 驱动控制电路，所述进水电磁阀与第一电磁阀驱动器的输出端连接，所述压力控制电磁阀 与第二电磁阀驱动器的输出端连接，所述第一继电器串联在进水水累的供电回路中，所述 第二继电器串联在空气压缩机的供电回路中，所述半导体加热制冷片与加热制冷驱动控制 电路的输出端连接，所述水位传感器、压力传感器、第二流量传感器和多个±壤溫湿度传感 器均与微控制器的输入端连接。
[0009] 上述的一种室内降雨条件下黄±水分迁移规律模拟试验系统，其特征在于：所述 降雨槽的侧壁上设置有雨量刻度。
[0010] 上述的一种室内降雨条件下黄±水分迁移规律模拟试验系统，其特征在于：各层 中多个所述上壤溫湿度传感器呈ImXIm的正方形网格均匀布设，多层中相邻两层的多个 所述上壤溫湿度传感器均按0. 5m的相等间距上下相对布设。
[0011] 上述的一种室内降雨条件下黄±水分迁移规律模拟试验系统，其特征在于：所述 加热制冷驱动控制电路包括光禪隔离忍片TLP521-1、运算放大器忍片化084、继电器Kl、S 极管Q1、二极管D1、电阻Rl和电阻R10,所述光禪隔离忍片TLP521-1的第1引脚与巧V电 源的输出端连接，所述光禪隔离忍片TLP521-1的第2引脚与电阻Rl的一端连接，所述电阻 Rl的另一端为加热制冷驱动控制电路的第一输入端IN1，所述光禪隔离忍片TLP521-1的第 4引脚与+12V电源的输出端连接，所述运算放大器忍片TL084的第3引脚通过串联的电阻 R3和电阻R2与光禪隔离忍片TLP521-1的第4引脚连接，且通过电阻R4接地，所述光禪隔离 忍片TLP521-1的第3引脚与电阻R3和电阻R2的连接端相接，所述运算放大器忍片化084 的第2引脚通过电阻R5接地，且通过电阻R7与运算放大器忍片化084的第I引脚相接，所 述运算放大器忍片化084的第5引脚通过电阻R6与运算放大器忍片化084的第1引脚相 接，所述运算放大器忍片化084的第6引脚通过电阻R9与运算放大器忍片化084的第7引 脚相接，且通过电阻R8接地；所述继电器Kl的线圈的一端和二极管Dl的阴极均与+12V电 源的输出端连接，所述继电器Kl的线圈的另一端和二极管Dl的阳极均与=极管Ql的集电 极相接，所述继电器Kl的常开触点与所述运算放大器忍片化084的第7引脚相接，所述继 电器Kl的常闭触点与所述运算放大器忍片TL084的第1引脚相接，所述继电器Kl的公共触 点为加热制冷驱动控制电路的输出端OUT,所述S极管Ql的发射极接地，所述S极管Ql的 基极与电阻RlO的一端相接，所述电阻RlO的另一端为加热制冷驱动控制电路的第二输入 端IN2 ;所述加热制冷驱动控制电路的第一输入端INl和第二输入端IN2均与微控制器的 输出端连接，多个串联后的所述半导体加热制冷片与加热制冷驱动控制电路的输出端OUT 连接。
[0012] 本实用新型与现有技术相比具有W下优点：
[0013] 1、本实用新型的结构紧凑，设计新颖合理，实现方便。
[0014] 2、采用本实用新型进行黄±水分迁移规律特征参数测定的使用操作方便，方法步 骤简单。
[0015] 3、本实用新型是专口针对降雨条件下黄±水分迁移规律室内模拟的试验仪器，能 够研究不同坡度、不同降雨强度下黄上在降雨入渗过程中、降雨条件下冻结过程中W及降 雨条件下消融过程中各特征参数的变化规律，W及黄±在降雨条件下冻融循环的水分迁移 规律，功能完备，为进一步研究降雨条件下黄±水分迁移规律提供了途径。
[0016] 4、本实用新型降雨模拟系统的结构简单，设计新颖合理，能够有效模拟降雨强度， 效果良好。
[0017] 5、本实用新型的地质模型系统，能够通过调节多个千斤顶的高度，能够实现不同 坡度的工况模拟，与实际试验工况的一致性较好。
[0018] 6、本实用新型的实用性强，使用效果好，便于推广使用。
[0019] 综上所述，本实用新型的结构紧凑，使用操作方便，功能完备，为进一步研究降雨 条件下黄±水分迁移规律提供了途径，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
[0020] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型一种室内降雨条件下黄±水分迁移规律模拟试验系统的结构 示意图。
[0022] 图2为本实用新型冷热一体机、降雨模拟系统和地质模型系统在室内模拟系统箱 体的