模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统

1.本实用新型涉及一种模拟盐渍土渍化的系统，更具体的说，尤其涉及一种模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统。


背景技术：

2.随着西部大开发与丝绸之路经济带的快速推进，新疆迎来了快速发展。但是由于独特的地质构造，存在大量的盐渍土对道路长久使用与建设构成了威胁。其主要原因是由于土中的地下盐水受到环境变化，通过土中的毛细管道向各个土层进行渗透，进而使土质盐渍化。盐渍化的土质会出现盐胀、溶陷、腐蚀性等病害对道路设施造成破坏。大量的学者进行了很多盐渍土的工程改良，来减少盐渍土对道路基础设施的危害。而本发明装置通过控制车辆荷载、风荷载、温度变化、地下盐水位恒定等因素来模拟自然环境下毛细盐水迁移规律，进而探究改良盐渍土的毛细水上升及次生盐渍化现象，从而论证改良盐渍土用作路基改良的效果。


技术实现要素：

3.本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统。
4.本实用新型的模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统，其特征在于：包括外支撑架、数据采集及控制设备以及由下至上设置的恒水位设备、贮土筒设备、降温模拟设备、风荷载与车辆荷载模拟设备和太阳升温模拟设备，恒水位设备中设置有用于存储模拟地下盐水水位溶液的恒水位槽，贮土筒设备的上下两端开口，贮土筒设备的内腔中存储有试验用盐渍土，贮土筒设备的下端浸没在恒水位槽中，贮土筒设备上设置有取土孔和温湿度传感器；降温模拟设备中设置有制冷机，风荷载与车辆荷载模拟设备中设置有风机、车轮以及驱使车轮运动的驱动机构，车轮穿过降温模拟设备的内腔且车轮下端作用于贮土筒设备中的盐渍土上；太阳升温模拟设备中设置有对贮土筒设备中的盐渍土进行光照的加热灯。
5.本实用新型的模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统，所述太阳能升温模拟设备由筒体、顶盖、旋转电机和加热灯构成，顶盖设置于筒体的上端，顶盖上均匀开设有散热孔，旋转电机以输出轴朝下的形式固定于顶盖下表面的中央，加热灯以向下照射的形式固定于旋转电机的输出轴上，太阳能升温模拟设备的筒体的下端设置有与风荷载与车辆荷载模拟设备相连接的法兰盘。
6.本实用新型的模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统，所述风荷载与车辆荷载模拟设备由筒体构成，风荷载与车辆荷载模拟设备的筒体的上下端均设置有分别与太阳升温模拟设备、降温模拟设备相连接的法兰盘；所述驱动结构由电动机、转动轴、第一齿条、第二齿条、上连杆、中连杆和下连杆构成，第一齿条设置于风荷载与车辆荷载模拟设备的筒体上，第二齿条设置于外支撑架上，转动轴与电动机的输出轴相固定，转动轴
上固定有分别与第一齿条、第二齿条相啮合的第一齿轮和第二齿轮；下连杆的下端铰接于地基上，中连杆的两端分别与下连杆和上连杆相铰接，上连杆的上端铰接于电动机的壳体上。
7.本实用新型的模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统，所述降温模拟设备由上下两端开口的筒体构成，降温模拟设备的筒体的上、下端均固定有分别与风荷载与车辆荷载模拟设备和贮土筒设备相连接的法兰盘。
8.本实用新型的模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统，所述贮土筒设备由多个筒体构成，贮土筒设备的每个筒体上均设置有取土孔和温湿度传感器，取土孔上设置有孔塞。
9.本实用新型的模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统，所述恒水位设备的上端开口、下端密封，恒水位设备中设置有隔板，隔板将恒水位设备的内部空腔分隔为恒水位槽和补水槽，恒水位槽中设置有高低水位传感器，补水槽中设置有水泵，水泵上设置有进水口，水泵的出水口经输水管与恒水位槽相通。
10.本实用新型的模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统，所述数据采集及控制设备上设置有控制面板以及分别与水泵、交流市电、高低水位传感器、温湿度传感器、制冷机、电动机、风机、加热灯和旋转电机相连接的水泵电线、电源线、高低水位传感器电线、温湿度传感器电线、制冷机电线、电动机电线、风机电线、加热灯电线和旋转电机电线。
11.本实用新型的模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统，所述数据采集及控制设备的控制面板上设置有电源开机键、电源关机键、温湿度显示屏、加热灯开关键、加热灯调节旋钮、低水位显示键、高水位显示键、风机风速调节及开关旋钮、电动机速度调节及开关旋钮、制冷机调节及开关旋钮、水泵开关键。
12.本实用新型的有益效果是：本实用新型的模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统，设置有外支撑架以及由下至上依次分布的恒水位设备、贮土筒设备、降温模拟设备、风荷载与车辆荷载模拟设备、太阳升温设备，通过在恒水位设备的恒水位槽中存储模拟地下盐水的溶液，并将贮土筒的下端浸入到恒水位槽中的地下盐水溶液中，这样，就实现了对盐渍土恒定地下水位的模拟；通过控制降温模拟设备中的制冷机进行制冷，控制风荷载与车辆荷载模拟设备中的风机进行吹风以及车轮对盐渍土进行碾压，控制太阳升温模拟设备中的加热灯进行光照加热，就实现了自然条件下的光照升温、冷却降温和风吹的模拟，也实现了车辆对盐渍土的碾压模拟，便于在实验室中探索盐渍土中毛细水上升与次生盐渍化的规律。
附图说明
13.图1为本实用新型的模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统的结构图；
14.图2为本实用新型中太阳升温模拟设备的结构图；
15.图3为本实用新型中风荷载与车辆荷载模拟设备的结构图；
16.图4为本实用新型中降温模拟设备的结构图；
17.图5为本实用新型中贮土筒设备的结构图；
18.图6为本实用新型中恒水位槽的结构图；
19.图7为本实用新型中数据采集及控制设备的结构图；
20.图8为本实用新型中数据采集及控制设备的结构图；
21.图9为本实用新型的模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统的使用状态图。
22.图中：1外支撑架，2恒水位设备，3贮土筒设备，4降温模拟设备，5风荷载与车辆荷载模拟设备，6太阳升温模拟设备，7恒水位槽，8温湿度传感器，9取土孔，10制冷机，11车轮，12风机，13加热灯，14筒体，15顶盖，16旋转电机，17散热孔，18加热灯电线，19法兰盘，20大绝缘螺栓，21小绝缘螺栓，22电动机，23转动轴，24第一齿条，25第一齿轮，26第二齿条，27第二齿轮，28上连杆，29中连杆，30下连杆，31铰链，32风机电线，33电动机电线，34铁片，35制冷机电线，36孔塞，37数据采集及控制设备，38温湿度传感器电线，39控制面板，40补水槽，41隔板，42高低水位传感器，43水泵，44输水管，45进水口，46水泵电线，47电源线，48高低水位传感器电线。
具体实施方式
23.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
24.如图1所示，给出了本实用新型的模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统的结构图，其由外支撑杆1、数据采集及控制设备37以及从下至上依次设置的恒水位设备2、贮土筒设备3、降温模拟设备4、风荷载与车辆荷载模拟设备5和太阳升温模拟设备6，外支撑杆1起固定和支撑作用，所示的贮土筒设备3中存储有试验用盐渍土，恒水位设备2中设置有恒水位槽7，恒水位槽7中设置有模拟地下盐水水位的溶液，这样，将贮土筒设备2的下端放入到恒水位槽7中，就实现了对盐渍土地下水位的模拟。
25.所示的降温模拟设备4中设置有制冷机10，通过制冷机10可降低盐渍土所处环境的温度，进而降低盐渍土的温度。风荷载与车辆荷载模拟设备5中设置有车轮11和风机12，车轮11经驱动机构驱使其往复运动，车轮11的下端施压在贮土筒设备3中的盐渍土上，这样，在驱动机构驱使车轮11往复运动的过程中，就实现了对车轮荷载的模拟；通过开启风机12，即可对自然界存在的风进行模拟。所示太阳升温模拟设备6中设置有加热灯13，加热灯13发出的光照射在盐渍土上，以实现对自然条件的光照模拟。
26.如图2所示，给出了本实用新型中太阳升温模拟设备的结构图，所示的太阳能升温模拟设备6由筒体14、顶盖15、旋转电机16和加热灯13构成，筒体14可采用玻璃材质，顶盖15设置于筒体14的上端，顶盖15上均匀开设有散热孔17，旋转电机16以输出轴朝下的形式固定于顶盖15下表面的中央，加热灯13以向下照射的形式固定于旋转电机16的输出轴上，太阳能升温模拟设备6的筒体14的下端设置有与风荷载与车辆荷载模拟设备5相连接的法兰盘19。所示的旋转电机16与顶盖15的连接、顶盖15与筒体14的连接均通过小绝缘螺栓21，法兰盘19之间则通过大绝缘螺栓20来实现连接。
27.如图3所示，给出了本实用新型中风荷载与车辆荷载模拟设备的结构图，所示的风荷载与车辆荷载模拟设备5由筒体14构成，风荷载与车辆荷载模拟设备5的筒体14的上下端均设置有分别与太阳升温模拟设备6、降温模拟设备4相连接的法兰盘。所示风机12的数量为两个，风机12和车轮11均设置于筒体14的内部空腔中，风机12的吹风方向朝下，以实现对
盐渍土的吹风作用。
28.所示驱动结构由电动机22、转动轴23、第一齿条24、第二齿条26、上连杆28、中连杆29和下连杆30构成，第一齿条24设置于风荷载与车辆荷载模拟设备5的筒体14上，第二齿条26设置于外支撑架1上，转动轴23与电动机22的输出轴相固定，转动轴23上固定有分别与第一齿条24、第二齿条26相啮合的第一齿轮25和第二齿轮（27），这样，在电动机22转动过程中，即可带动车轮11在下方盐渍土上来回碾压。所示下连杆30的下端铰接于地基上，中连杆29的两端分别与下连杆30和上连杆28相铰接，上连杆28的上端铰接于电动机22的壳体上，这样，以实现对电动机22跟随转动轴23运动过程中的支撑。
29.如图4所示，给出了本实用新型中降温模拟设备的结构图，所示的降温模拟设备4由上下两端开口的筒体14构成，降温模拟设备4的筒体14的上、下端均固定有分别与风荷载与车辆荷载模拟设备5和贮土筒设备3相连接的法兰盘，制冷机10的数量为两个，制冷机10经制冷机电线35与数据采集及控制设备37相连接。
30.如图5所示，给出了本实用新型中贮土筒设备的结构图，所示的贮土筒设备3由多个筒体14构成，贮土筒设备3的每个筒体上均设置有取土孔9和温湿度传感器8，取土孔9上设置有孔塞36。温湿度传感器8经温湿度传感器电线38与数据采集及控制设备37相连接。
31.如图6所示，给出了本实用新型中恒水位槽的结构图，图7给出了本实用新型中数据采集及控制设备的结构图，所示恒水位设备2的上端开口、下端密封，恒水位设备2中设置有隔板41，隔板41将恒水位设备2的内部空腔分隔为恒水位槽7和补水槽40，恒水位槽7中设置有高低水位传感器42，补水槽中设置有水泵43，水泵上设置有进水口45，水泵的出水口经输水管44与恒水位槽相通。高低水位传感器42经高低水位传感器电线48与数据采集及控制设备37相连接，水泵43经水泵电线46与数据采集及控制设备37相连接。
32.如图8所示，给出了本实用新型中数据采集及控制设备的结构图，所示的数据采集及控制设备37上设置有控制面板39以及分别与水泵43、交流市电、高低水位传感器42、温湿度传感器8、制冷机10、电动机22、风机12、加热灯13和旋转电机相连接的水泵电线46、电源线47、高低水位传感器电线48、温湿度传感器电线38、制冷机电线35、电动机电线33、风机电线32、加热灯电线18和旋转电机电线。数据采集及控制设备37的控制面板39上设置有电源开机键、电源关机键、温湿度显示屏、加热灯开关键、加热灯调节旋钮、低水位显示键、高水位显示键、风机风速调节及开关旋钮、电动机速度调节及开关旋钮、制冷机调节及开关旋钮、水泵开关键。
33.如图9所示，给出了本实用新型的模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统的使用状态图，使用时：将太阳升温模拟设备6、风荷载与车辆荷载模拟设备5、降温模拟设备4、贮土筒设备3、恒水位设备2依次进行装配，并将其与数据采集及控制设备37进行连接，并将水泵43放置到恒水位槽7中。首先将改良盐渍土加入到贮土筒设备3，再根据建设地的地下盐水类型把配制好的盐水放入恒水位设备2中，通过建设地的温度变化情况、车辆经过情况、自然风情况，进行太阳升温模拟设备6、风荷载与车辆荷载模拟设备5、降温模拟设备4的相应大小调整，从而开始模拟。再通过温湿度传感器8传输到数据采集及控制设备37的显示屏上来对温湿度进行数据记录，通过取土孔9进行取土来进行各层的盐分检测并记录数据，从而探索毛细水上升规律与次生盐渍化，来验证改良盐渍土用作路基改良的效果。
34.本实用新型的模拟自然环境下盐渍土毛细水上升高度与次生盐渍化系统具有如下特点：
35.1.通过使加热灯旋转加热升温，模拟自然环境下盐渍土路基受热升温情况，更好的探索毛细水上升规律与次生盐渍化，来验证改良盐渍土用作路基改良的效果。
36.2.通过使用车轮加压与风机吹动，模拟自然自然环境下盐渍土路基受到车辆荷载与风荷载的受力情况，更好的探索毛细水上升规律与次生盐渍化，来验证改良盐渍土用作路基改良的效果。
37.3.制冷系统的加入，可以与加热装置一起模拟各个季节、时间段毛细水上升规律与次生盐渍化，来验证改良盐渍土用作路基改良的效果。
38.4.恒水位系统的加入可以很好的模拟盐渍土路基地下水情况，更好的探索毛细水上升规律与次生盐渍化，来验证改良盐渍土用作路基改良的效果。