一种室内模拟降雨研究边坡强度试验装置的制作方法

本实用新型涉及土体力学试验仪器技术领域，尤其涉及一种室内模拟降雨研究边坡强度试验装置。

背景技术：

在我国雨量充沛、高降雨强度地区，出现过各种因降雨导致边坡失稳造成的人身和财产损失，不同降雨条件下的边坡综合防护设计日益引起社会的重视，降雨条件下边坡的强度关系到工程的安全和经济合理性。现有实验技术主要是现场观测边坡变形和破坏，采用现场原位大剪试验，现场直剪试验可分为土体试样在法向力作用下沿剪切面破坏的抗剪断强度试验与土体剪断后沿剪切面继续剪切的抗剪试验(摩擦试验)。前者表示土的峰值抗剪强度,后者表示土的残余抗剪强度。土体现场大剪试验方法依据需要而定,存在的问题是实验规模大，耗费大量人力物力，难以控制室外环境条件，现场剪切试验常因试验点选择不当或天气晴雨等影响而出现较大离散性，现场原位大剪试验一般仅适应在滑坡前、后缘周边处或滑面埋藏较浅条件下使用，对边坡稳定性的研究有较大限制，试验仪器不易埋设。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述技术缺陷，本实用新型提供一种室内模拟降雨研究边坡强度试验装置，该装置在室内进行试验，可以对各种类型土体边坡在不同降雨条件下进行强度试验，环境适应性强，操作简单，可方便、快捷地获得土体边坡强度。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种室内模拟降雨研究边坡强度试验装置，包括支撑框架、工程土坡模型箱、降雨模拟设备以及供水设备；所述工程土坡模型箱放置在所述支撑框架内；所述降雨模拟设备设置在所述支撑框架的顶部，且位于所述工程土坡模型箱的正上方；

所述降雨模拟设备包括PE管路和若干喷头；所述PE管路通过球型阀连接到所述供水设备。

作为优化方案，所述支撑框架包括两个反力架、两个反力架横梁、以及模型箱固定框；所述两个反力架固定在所述模型箱固定框的顶部，所述两个反力架横梁设置在所述两个反力架的顶部。

作为优化方案，所述支撑框架的底部设有钢铁底支座，所述钢铁底支座固定在所述模型箱固定框的顶部。

作为优化方案，所述模型箱固定框包括四根立柱，所述四根立柱外围有若干矩形箍铁，所述四根立柱的顶部围有角铁箍铁；所述两个反力架固定在所述角铁箍铁的顶部；所述四根立柱固定在所述钢铁底支座的顶部。

作为优化方案，所述钢铁底支座顶部设有与所述工程土坡模型箱相配合的限位槽。

作为优化方案，所述工程土坡模型箱四面均为透明亚克力板；所述工程土坡模型箱的内壁设有润滑硅脂涂层，所述润滑硅脂涂层外贴附有保鲜膜。

作为优化方案，所述供水设备包括储水箱以及设置在所述储水箱内的水泵，所述水泵通过球型阀与所述PE管路连通。

作为优化方案，所述PE管路围成矩形栏杆状，所述若干个喷头均布在所述PE管路上。本实用新型相对于现有技术的有益效果在于：

结构简单，操作方便，造价低廉，装置适应性较强，拆装方便，可根据需要调控雨量，通过传感器可实时显示数据，依据土层剪切强度理论，可快速测出边坡强度。

附图说明

图1为本实用新型室内模拟降雨研究边坡强度试验装置的整体结构图。

图2为本实用新型的降雨模拟设备及供水设备的结构示意图。

图3为本实用新型的钢铁底支座的结构示意图。

钢铁底支座1、矩形箍铁2、角铁箍铁3、反力架4、工程土坡模型箱5、反力架横梁6、降雨模拟设备7、喷头8、PE管路12、球型阀11、储水箱9和水泵10。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：

如图1所示，一种室内模拟降雨研究边坡强度试验装置，包括支撑框架、工程土坡模型箱5、降雨模拟设备7以及供水设备；工程土坡模型箱5放置在支撑框架内；降雨模拟设备7设置在支撑框架的顶部，且位于工程土坡模型箱5的正上方。

具体的，降雨模拟设备7包括PE管路12和若干喷头8；PE管路12通过球型阀11连接到供水设备。该球型阀11为带有刻度标识的球型阀，用于控制模拟降雨的强度，以充分模拟天然降雨状态。如图1和图2所示，在本实施例中，PE管路12围成矩形栏杆状，若干个喷头8均布在PE管路12上。本实用新型对喷头8的数量不做具体限定，在本实施例中，可以如图1和图2所示，设置三组，每组四个喷头8，均匀且对称布置在PE管路12上。以上PE管路12的具体形状以及喷头8的数量和设置位置仅为举例说明，并不限制本实用新型的保护范围，在实际应用中，本领域内的技术人员可以根据实际需要进行调整。

在本实施例中，如图1所示，作为更佳的实施方式，支撑框架包括两个反力架4、两个反力架横梁6、以及模型箱固定框。两个反力架4固定在模型箱固定框的顶部，两个反力架横梁6设置在两个反力架4的顶部。如图3所示，支撑框架的底部设有钢铁底支座1，钢铁底支座1固定在模型箱固定框的顶部。

本实用新型对模型箱固定框以及反力架4的结构和样式不做具体限定，在本实施例中，给出一种具体实例，供本领域内的技术人员参考。具体的，模型箱固定框包括四根立柱，四根立柱外围有若干矩形箍铁2，四根立柱的顶部围有角铁箍铁3。两个反力架4固定焊接在角铁箍铁3的顶部；四根立柱固定焊接在钢铁底支座1的顶部。

钢铁底支座1顶部设有与工程土坡模型箱5相配合的限位槽，保证工程土坡模型箱5能够稳固的放置在支撑框架内。

在本实施例中，作为更佳的实施方式，工程土坡模型箱5的四面均为透明亚克力板，便于实验人员进行观察。为避免减小箱体材料对土体边坡产生的摩擦力对试验结果造成的影响，工程土坡模型箱5的内壁设有润滑硅脂涂层，润滑硅脂涂层外贴附有保鲜膜。在本实施例中，如图1和图2所示，作为更佳的实施方式，供水设备包括储水箱9以及设置在储水箱9内的水泵10，水泵10通过球型阀11与PE管路12连通。

下面以研究模拟天然降雨条件下探究土体边坡强度为例，具体说明本试验装置的工作原理和使用方法：

(1)利用球型阀11标定各个刻度的模拟降雨强度，根据实验需要选择适合的强度。

(2)在箱体内侧涂抹润滑硅脂，并在箱体内侧表面贴附保鲜膜，以减小箱体材料对土体边坡产生的摩擦力对试验结果造成的影响。

(3)在箱体内部堆制试验所需的土体边坡，在边坡堆制过程中，根据实验设计在相应位置埋设土压力传感器。

(4)边坡堆制完成后即可进行模拟降雨，在模拟降雨过程中，通过箱体四侧面均可观察土体边坡的变化过程。

(5)边坡被破坏后，根据土压力传感器测得的数据，进行分析计算，即可得出所测土体边坡的强度。

本实用新型结构简单，操作方便，造价低廉，装置适应性较强，拆装方便，可根据需要调控雨量，通过传感器可实时显示数据，依据土层剪切强度理论，可快速测出边坡强度。

本领域的技术人员容易理解，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。