本發(fā)明涉及邊坡穩(wěn)定性模擬試驗(yàn)領(lǐng)域，特別涉及一種用于路基邊坡沖刷室內(nèi)模擬試驗(yàn)的降雨模擬裝置。

背景技術(shù)：

影響路基邊坡沖刷的主要因素包括邊坡土質(zhì)填料的種類及壓實(shí)度，邊坡的坡長(zhǎng)、坡度及生態(tài)防護(hù)狀況，降雨強(qiáng)度及降雨歷時(shí)等；分析不同因素對(duì)邊坡沖刷的影響，找出不同因素對(duì)邊坡沖刷的關(guān)系，是路基邊坡沖刷研究的關(guān)鍵所在。目前，路基邊坡沖刷試驗(yàn)常用的是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及室內(nèi)模擬試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)由于自然降雨季節(jié)性分布強(qiáng)，年度分布極不均勻等特點(diǎn)導(dǎo)致其周期長(zhǎng)、費(fèi)用高，而且還受自然環(huán)境中風(fēng)荷載、凍融等外營(yíng)力的影響，難以取得有效資料；而室內(nèi)模擬試驗(yàn)則可不受自然因素的影響，在短期內(nèi)可獲得大量有效試驗(yàn)資料，近年來應(yīng)用越來越廣泛。

中國(guó)專利CN 103245772 B公開了一種用于路基邊坡沖刷室內(nèi)模擬試驗(yàn)的降雨模擬裝置，包括移動(dòng)式可升降邊坡模擬裝置和人工降雨模擬裝置，所述移動(dòng)式可升降邊坡模擬裝置包括底座裝置、面板槽裝置、坡度調(diào)節(jié)裝置，所述底座裝置與面板槽裝置通過活動(dòng)鉸鏈連接在一起，面板槽裝置可繞鉸鏈自由轉(zhuǎn)動(dòng)，所述人工降雨模擬裝置包括供水裝置、支撐裝置和噴灑裝置，所述供水裝置包括供水池、輸水管、水泵、調(diào)節(jié)閥門、分支閥門和流速儀，所述支撐裝置包括活動(dòng)輪、伸縮架、橫向支撐桿和縱向支撐桿，所述噴灑裝置包括導(dǎo)水管和噴頭；通過該試驗(yàn)裝置可以實(shí)現(xiàn)在短期內(nèi)在不同工況、不同降雨條件下獲得大量路基邊坡沖刷資料。然而，上述試驗(yàn)裝置中，其噴水裝置的噴頭是固定設(shè)置的，雖然能夠通過水泵及相關(guān)閥門調(diào)節(jié)所模擬降雨的強(qiáng)度，但是卻無法調(diào)節(jié)所模擬降雨與模擬邊坡坡面之間的角度；而實(shí)際環(huán)境中，受到風(fēng)速的影響，同一坡度的邊坡經(jīng)常會(huì)遭遇到不同角度的降雨沖刷，即該試驗(yàn)裝置無法對(duì)不同降雨角度下邊坡沖刷性能進(jìn)行研究，還不能為路基邊坡結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工提供充分試驗(yàn)依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于路基邊坡沖刷室內(nèi)模擬試驗(yàn)的降雨模擬裝置，可對(duì)不同降雨角度下邊坡沖刷性能進(jìn)行研究，為路基邊坡結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工提供更加充分的試驗(yàn)依據(jù)。

本發(fā)明為解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明提供一種用于路基邊坡沖刷室內(nèi)模擬試驗(yàn)的降雨模擬裝置，

包括車體、位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、用于噴水的噴頭、用于安裝噴頭的噴灑箱及用于檢測(cè)噴灑箱與水平面之間角度的箱體角度指示器；

所述位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括底座、升降油缸、支板、調(diào)節(jié)油缸Ⅰ和調(diào)節(jié)油缸Ⅱ，所述底座固定在車體上，所述支板通過升降油缸與底座相連并由升降油缸的伸縮帶動(dòng)升降；所述噴灑箱通過調(diào)節(jié)油缸Ⅰ與支板相連，所述調(diào)節(jié)油缸Ⅱ支撐調(diào)節(jié)油缸Ⅰ且通過調(diào)節(jié)油缸Ⅱ的伸縮改變調(diào)節(jié)油缸Ⅰ與水平面之間的傾斜角度；

所述噴頭均勻分布在噴灑箱上，且所述噴頭出水孔的軸線垂直于噴灑箱表面，所述角度指示器安裝在噴灑箱上；所述調(diào)節(jié)油缸Ⅰ上連接有推移器，所述推移器推動(dòng)噴灑箱前后移動(dòng)以調(diào)節(jié)噴灑箱與水平面之間的角度；

該降雨模擬裝置還包括糾偏系統(tǒng)，所述糾偏系統(tǒng)包括處理控制器和測(cè)距器，多個(gè)所述測(cè)距器從上往下均勻安裝在噴灑箱上并實(shí)時(shí)檢測(cè)噴灑箱正面與模擬邊坡表面之間的水平距離；所述箱體角度指示器、推移器與測(cè)距器分別與處理控制器通信相連，所述處理控制器接收各測(cè)距器發(fā)送的距離信號(hào)并在處理后控制推移器的啟閉。

優(yōu)選地，所述糾偏系統(tǒng)還包括顯示器，所述顯示器與處理控制器通信相連并顯示各測(cè)距器所測(cè)得的距離信息及箱體角度指示器測(cè)得的角度信息。

優(yōu)選地，所述噴頭在噴灑箱上以矩陣形式排列，各所述測(cè)距器分別設(shè)置在上下相鄰的兩排噴頭之間。

優(yōu)選地，該裝置還包括供水箱、輸水管、水泵、調(diào)節(jié)閥門、分支閥門和流速儀；輸水管一端伸入供水箱中、另一端連接導(dǎo)水管，水泵安裝在輸水管上，分支閥門和流速儀安裝在導(dǎo)水管上；導(dǎo)水管部分伸入噴灑箱并與相應(yīng)的噴頭相連。

優(yōu)選地，所述水泵輸出一側(cè)的輸水管上設(shè)置有倒流水管，倒流水管上安裝有調(diào)節(jié)閥門；倒流水管的出水端伸入供水箱中。

優(yōu)選地，所述升降油缸通過一旋轉(zhuǎn)盤與底座相連，所述旋轉(zhuǎn)盤能相對(duì)于底座的中心軸旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述升降油缸的缸筒與旋轉(zhuǎn)盤之間勻設(shè)有若干根斜撐桿。

由上可見，應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，有如下有益效果：

本發(fā)明的用于路基邊坡沖刷室內(nèi)模擬試驗(yàn)的降雨模擬裝置，試驗(yàn)時(shí)使用升降油缸、調(diào)節(jié)油缸Ⅱ?qū)姙⑾涮嵘教囟ǜ叨龋偻ㄟ^推移器調(diào)整噴灑箱與面板槽的相對(duì)位置，調(diào)整過程中可通過角度指示器控制噴灑箱與水平面之間的角度以控制噴頭的噴水角度，即模擬出對(duì)于特定角度的邊坡的各種不同的降雨角度，從而對(duì)不同降雨角度下邊坡沖刷性能進(jìn)行研究，為路基邊坡結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工提供更加充分的試驗(yàn)依據(jù)，更利于邊坡治理。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的邊坡模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的噴灑箱與供水箱的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4位本發(fā)明的糾偏系統(tǒng)的通信原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖具體闡明本發(fā)明的實(shí)施方式，附圖僅供參考和說明使用，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制。

如圖1至圖4所示：本實(shí)施例的用于路基邊坡沖刷室內(nèi)模擬試驗(yàn)的降雨模擬裝置，包括車體3、位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、用于噴水的噴頭4、用于安裝噴頭4的噴灑箱5及用于檢測(cè)噴灑箱5與水平面之間角度的箱體角度指示器6；所述位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括底座7、升降油缸8、支板9、調(diào)節(jié)油缸Ⅰ10和調(diào)節(jié)油缸Ⅱ11，所述底座7固定在車體3上，所述支板9通過升降油缸8與底座7相連并由升降油缸8的伸縮帶動(dòng)升降；所述噴灑箱5通過調(diào)節(jié)油缸Ⅰ10與支板9相連，所述調(diào)節(jié)油缸Ⅱ11支撐調(diào)節(jié)油缸Ⅰ10且通過調(diào)節(jié)油缸Ⅱ11的伸縮改變調(diào)節(jié)油缸Ⅰ10與水平面之間的傾斜角度；升降油缸8、調(diào)節(jié)油缸Ⅰ10和調(diào)節(jié)油缸Ⅱ11均為現(xiàn)有的油缸結(jié)構(gòu)，即均設(shè)有缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置與排氣裝置，可平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述噴頭4均勻分布在噴灑箱5上，且所述噴頭4出水孔的軸線垂直于噴灑箱5表面，所述箱體角度指示器6安裝在噴灑箱5上；所述調(diào)節(jié)油缸Ⅰ10上連接有推移器12，所述推移器12推動(dòng)噴灑箱5前后移動(dòng)以調(diào)節(jié)噴灑箱5與水平面之間的角度；車體3底部設(shè)有移動(dòng)機(jī)構(gòu)，便于移動(dòng)；升降油缸8有利于根據(jù)需要調(diào)整噴灑箱5的高度；面板槽1與水平面之間的角度即所模擬邊坡的坡度；噴灑箱5呈方形，由于噴頭4出水孔的軸線垂直于噴灑箱5表面，通過調(diào)整噴灑箱5與水平面之間的角度也可以控制噴水角度，即模擬出各種不同的降雨角度；噴灑箱5以其與調(diào)節(jié)油缸Ⅰ10的連接部位(噴灑箱5連接在調(diào)節(jié)油缸Ⅰ10的尾端)為轉(zhuǎn)軸而前后移動(dòng)，向前移動(dòng)時(shí)噴灑箱5的底端逐漸靠近模擬邊坡，向后移動(dòng)時(shí)則逐漸遠(yuǎn)離；箱體角度指示器6可為現(xiàn)有的角度傳感器；試驗(yàn)時(shí)使用升降油缸8、調(diào)節(jié)油缸Ⅱ11將噴灑箱5提升到特定高度，再通過推移器12調(diào)整噴灑箱5與模擬邊坡的相對(duì)位置，調(diào)整過程中可通過箱體角度指示器6控制噴灑箱5與水平面之間的角度以控制噴頭4的噴水角度，即模擬出對(duì)于特定角度的邊坡的各種不同的降雨角度，從而對(duì)不同降雨角度下邊坡沖刷性能進(jìn)行研究，為路基邊坡結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工提供更加充分的試驗(yàn)依據(jù)，更利于邊坡治理。

模擬邊坡可由邊坡模擬裝置形成，邊坡模擬裝置包括用于填入填料以形成模擬邊坡的面板槽1，所述面板槽1上設(shè)有用于檢測(cè)面板槽1與水平面之間角度的邊坡角度指示器2；面板槽1可包括面板、端板、護(hù)欄及側(cè)板，端板及護(hù)欄焊接在面板上，側(cè)板通過螺栓與護(hù)欄連接，側(cè)板的材料采用無色透明的有機(jī)玻璃板，端板及護(hù)欄的材料均采用鋼板，以形成一槽體，邊坡角度指示器2固定于面板；面板槽1中可填充粘性土、粉砂質(zhì)粘土、粉土等填料，根據(jù)工程實(shí)際狀況選取路基土質(zhì)填入面板槽1中壓實(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，壓實(shí)度可根據(jù)需要而設(shè)置；邊坡模擬裝置還包括邊坡座24，所述邊坡座24與面板槽1通過活動(dòng)鉸鏈25連接在一起，面板槽1可繞活動(dòng)鉸鏈25自由轉(zhuǎn)動(dòng)，所述邊坡座24與面板槽1之間設(shè)有起升器26，所述起升器26支起面板槽1以提升面板槽1高度；起升器26可為千斤頂結(jié)構(gòu)，推移器12可為電動(dòng)氣缸結(jié)構(gòu)；面板槽1的高度可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)邊坡坡度改變時(shí)可通過調(diào)節(jié)支撐的高度來確保降雨噴頭4與坡面之間的落差；本實(shí)施例中，所述邊坡座24設(shè)有雨水收集槽27和活動(dòng)腳輪28，所述雨水收集槽27固定在邊坡座24的一側(cè)，所述雨水收集槽27的兩側(cè)設(shè)排水口，活動(dòng)腳輪28設(shè)在邊坡座24的底部，便于沖刷后的水流出。

本實(shí)施中，該降雨模擬裝置還包括糾偏系統(tǒng)，所述糾偏系統(tǒng)包括處理控制器13和測(cè)距器14，多個(gè)所述測(cè)距器14從上往下均勻安裝在噴灑箱5上并實(shí)時(shí)檢測(cè)噴灑箱5正面(調(diào)節(jié)油缸Ⅰ1的一端鉸接于噴灑箱5背面)與模擬邊坡表面之間的水平距離；所述箱體角度指示器6、推移器9與測(cè)距器14分別與處理控制器13通信相連，所述處理控制器13接收各測(cè)距器14發(fā)送的距離信號(hào)并在處理后控制推移器9的啟閉；所述糾偏系統(tǒng)還包括顯示器15，所述顯示器15與處理控制器13通信相連并顯示各測(cè)距器14所測(cè)得的距離信息及邊坡角度指示器2和箱體角度指示器6測(cè)得的角度信息；處理控制器13從邊坡角度指示器2處接收面板槽1與水平面之間的角度信號(hào)、從箱體角度指示器6處接收噴灑箱5與水平面之間的角度信號(hào)，并通過顯示器15顯示相關(guān)的角度信息；面板槽1中形成模擬邊坡，邊坡表面與噴灑箱5正面相對(duì)；測(cè)距器14可為現(xiàn)有的距離傳感器，其從上往下均勻安裝在噴灑箱5上，通過測(cè)定各個(gè)位點(diǎn)與邊坡表面的距離，再將距離信息傳至處理控制器13，處理控制器13中預(yù)設(shè)有相關(guān)程序，能夠通過這些距離信息計(jì)算出噴灑箱5正面與模擬邊坡表面之間的角度，從而可在箱體角度指示器6失效或者精度不足的情況下進(jìn)行糾正，提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性.

本實(shí)施中，所述噴頭4在噴灑箱5上以矩陣形式排列，各所述測(cè)距器14分別設(shè)置在上下相鄰的兩排噴頭4之間；矩陣形式及橫向、縱向均勻排列，例如可為圖2中的7×9形式分布，根據(jù)需要還可以進(jìn)行調(diào)整；該結(jié)構(gòu)有利于提高所模擬降雨的均勻度；各測(cè)距器14的探頭端縱向均勻分布在噴灑箱5的正面，使距離檢測(cè)更加準(zhǔn)確。

本實(shí)施例中，所述降雨模擬裝置還包括供水箱16、輸水管17、水泵18、調(diào)節(jié)閥門19、分支閥門20和流速儀21；輸水管17一端伸入供水箱16中、另一端連接導(dǎo)水管19，水泵18安裝在輸水管17上，分支閥門20和流速儀21安裝在導(dǎo)水管22上；導(dǎo)水管22部分伸入噴灑箱5并與相應(yīng)的噴頭4相連；輸水管17為總管，導(dǎo)水管22為支管；通過控制水泵18壓力，可調(diào)節(jié)噴水的流速，從而模擬各種不同強(qiáng)度的降雨；流速儀21便于觀察水流流速；此外，所述水泵18輸出一側(cè)的輸水管17上設(shè)置有倒流水管23，倒流水管23上安裝有調(diào)節(jié)閥門19；倒流水管23的出水端伸入供水箱16中，該結(jié)構(gòu)可以終端水流流速來調(diào)節(jié)控制降雨量，有效克服從水源到噴頭4各個(gè)環(huán)節(jié)的阻力和損耗造成的誤差。

本實(shí)施例中，所述升降油缸8通過一旋轉(zhuǎn)盤29與底座7相連，所述旋轉(zhuǎn)盤29能相對(duì)于底座7的中心軸旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)盤29可通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與底座7相接并由一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使噴灑箱5能夠按需轉(zhuǎn)動(dòng)至特定位置，提高操控性能；所述升降油缸8的缸筒與旋轉(zhuǎn)盤29之間勻設(shè)有若干根斜撐桿30，以提高升降油缸8的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。