本發(fā)明涉及巖土工程水害模擬，尤其涉及一種用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、目前巖土工程技術(shù)領(lǐng)域全面發(fā)展，各類修筑于邊坡或地基上的建筑物構(gòu)筑物得到大量建設(shè)，其中包括路堤、錨索、擋土墻、樁基等公路、鐵路、邊坡工程。由于水害形式出現(xiàn)的隨機(jī)性和不確定性，針對現(xiàn)場布點(diǎn)觀察的研究方式變得成本大且不易實(shí)現(xiàn)。由此，模型實(shí)驗(yàn)變成了巖土領(lǐng)域研究人員常用的研究手段。模型試驗(yàn)具有成本低、可重復(fù)率高、精準(zhǔn)高效等優(yōu)點(diǎn)。

2、水害形式種類復(fù)雜多樣，其中以降雨、洪水、地下水等水害形式最為常見。目前，針對每一種水害形式的模型試驗(yàn)研究均有所涉及，但是現(xiàn)實(shí)條件顯示水害往往并未以某一單一形式出現(xiàn)，常常存在著多種水害形式先后發(fā)生或同時發(fā)生的情況。所以，非常有必要提出針對多種水害先后發(fā)生或同時發(fā)生的試驗(yàn)裝置，以進(jìn)一步研究多種水害形式對巖土工程領(lǐng)域建設(shè)的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置，將降雨、洪水、地下水等水害形式相結(jié)合，形成了一套可應(yīng)用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置；在模型試驗(yàn)箱中埋設(shè)一定數(shù)量傳感器，通過觀察宏觀現(xiàn)象和分析傳感器數(shù)據(jù)，以判斷多重水害影響下的巖土工程響應(yīng)機(jī)理。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置，包括填筑模型試驗(yàn)土的模型試驗(yàn)箱，模型試驗(yàn)箱與裝置支架可拆卸連接，裝置支架上可拆卸安裝多功能水害模擬系統(tǒng)，多功能水害模擬系統(tǒng)與供水系統(tǒng)連接；多功能水害模擬系統(tǒng)包括可調(diào)節(jié)雨水霧化程度和降雨范圍的霧化降雨噴頭、位于模擬試驗(yàn)土表層的洪水水害模擬裝置和深入模擬試驗(yàn)土的地下水害模擬裝置。

3、優(yōu)選地，裝置支架包括頂部支架、支架連接裝置、支撐支架和支架固定裝置，頂部支架與支撐支架通過支架連接裝置連接固定，支撐支架與支架固定裝置固定連接；

4、頂部支架為固定霧化降雨噴頭、洪水水害模擬裝置、地下水害模擬裝置的拼接架體；支架固定裝置為開口大小可調(diào)的固定裝置，裝置支架通過支架固定裝置可拆卸固定于模型試驗(yàn)箱箱體邊緣。

5、優(yōu)選地，模型試驗(yàn)箱包括模型箱側(cè)板、模型箱排水孔和模型試驗(yàn)土，模型箱側(cè)板上分布有若干模型箱排水孔。

6、優(yōu)選地，洪水水害模擬裝置為長條扁平型出水裝置；地下水害模擬裝置為下部開孔的長條輸水管。

7、優(yōu)選地，霧化降雨噴頭、洪水水害模擬裝置、地下水害模擬裝置之間通過輸水管連接頭、輸水管連接管件和輸水管連接直管進(jìn)行拼裝固定連接。

8、優(yōu)選地，供水系統(tǒng)包括供水管、流量計(jì)、水泵、進(jìn)水閥門和水箱，供水管將水箱中的水輸送至多功能水害模擬系統(tǒng)，流量計(jì)與數(shù)據(jù)采集儀連接并將試驗(yàn)過程中所通過的水流量收集、計(jì)算、傳輸至數(shù)據(jù)采集儀中。

9、優(yōu)選地，霧化降雨噴頭、洪水水害模擬裝置、地下水害模擬裝置中各含有至少一個流量計(jì)和進(jìn)水閥門。

10、一種如上所述的用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置的使用方法，包括如下步驟：

11、s1、根據(jù)實(shí)際模型試驗(yàn)要求，確定降雨水害、洪水水害、地下水害的發(fā)展順序及強(qiáng)度大小，選定用于模型試驗(yàn)的模型試驗(yàn)箱的尺寸大小并組裝用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置；

12、s2、將模型試驗(yàn)土分層填入模型試驗(yàn)箱并分層埋設(shè)若干傳感器，傳感器與數(shù)據(jù)采集儀電連接；

13、s3、開啟數(shù)據(jù)采集儀開始數(shù)據(jù)采集工作，按照實(shí)際模型試驗(yàn)確定的降雨水害、洪水水害、地下水害的發(fā)展順序依次開啟進(jìn)口閥門、水泵使水從水箱中流過供水系統(tǒng)抵達(dá)多功能水害模擬系統(tǒng)；

14、s4、按照試驗(yàn)中記錄設(shè)備拍攝模型試驗(yàn)的水害過程，收集各傳感器及流量計(jì)所記錄數(shù)據(jù)，完成正式試驗(yàn)流程；

15、s5、依次關(guān)閉水泵和各進(jìn)水閥門，隨后關(guān)閉數(shù)據(jù)采集儀，試驗(yàn)完成。

16、優(yōu)選地，傳感器包括用于收集孔壓變化的孔隙水壓力計(jì)和采集土體壓力變化的土壓力盒；埋設(shè)傳感器的分層高度為5cm。

17、本發(fā)明一種用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置，具有以下有益效果：

18、(1)可同時進(jìn)行多種水害模擬，豐富了試驗(yàn)類型；

19、(2)整套多功能水害模擬裝置便于組裝拆卸，重量輕，易于搬運(yùn)；

20、(3)該裝置操作便捷，可實(shí)現(xiàn)場景多，試驗(yàn)兼容性強(qiáng)。

21、下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置，包括填筑模型試驗(yàn)土的模型試驗(yàn)箱，其特征在于：模型試驗(yàn)箱與裝置支架可拆卸連接，裝置支架上可拆卸安裝多功能水害模擬系統(tǒng)，多功能水害模擬系統(tǒng)與供水系統(tǒng)連接；多功能水害模擬系統(tǒng)包括可調(diào)節(jié)雨水霧化程度和降雨范圍的霧化降雨噴頭、位于模擬試驗(yàn)土表層的洪水水害模擬裝置和深入模擬試驗(yàn)土的地下水害模擬裝置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置，其特征在于：模型試驗(yàn)箱包括模型箱側(cè)板、模型箱排水孔和模型試驗(yàn)土，模型箱側(cè)板上分布有若干模型箱排水孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置，其特征在于：洪水水害模擬裝置為長條扁平型出水裝置；地下水害模擬裝置為下部開孔的長條輸水管。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置，其特征在于：霧化降雨噴頭、洪水水害模擬裝置、地下水害模擬裝置之間通過輸水管連接頭、輸水管連接管件和輸水管連接直管進(jìn)行拼裝固定連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置，其特征在于：供水系統(tǒng)包括供水管、流量計(jì)、水泵、進(jìn)水閥門和水箱，供水管將水箱中的水輸送至多功能水害模擬系統(tǒng)，流量計(jì)與數(shù)據(jù)采集儀連接并將試驗(yàn)過程中所通過的水流量收集、計(jì)算、傳輸至數(shù)據(jù)采集儀中。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置，其特征在于：霧化降雨噴頭、洪水水害模擬裝置、地下水害模擬裝置中各含有至少一個流量計(jì)和進(jìn)水閥門。

8.一種如權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置的使用方法，其特征在于，包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置的使用方法，其特征在于：傳感器包括用于收集孔壓變化的孔隙水壓力計(jì)和采集土體壓力變化的土壓力盒；埋設(shè)傳感器的分層高度為5cm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置及其使用方法，包括填筑模型試驗(yàn)土的模型試驗(yàn)箱，模型試驗(yàn)箱與裝置支架可拆卸連接，裝置支架上可拆卸安裝多功能水害模擬系統(tǒng)，多功能水害模擬系統(tǒng)與供水系統(tǒng)連接；多功能水害模擬系統(tǒng)包括可調(diào)節(jié)雨水霧化程度和降雨范圍的霧化降雨噴頭、位于模擬試驗(yàn)土表層的洪水水害模擬裝置和深入模擬試驗(yàn)土的地下水害模擬裝置。本發(fā)明一種用于模型試驗(yàn)的多功能水害模擬裝置及其使用方法，可同時進(jìn)行多種水害模擬，豐富了試驗(yàn)類型；整套多功能水害模擬裝置便于組裝拆卸，重量輕，易于搬運(yùn)；操作便捷，可實(shí)現(xiàn)場景多，試驗(yàn)兼容性強(qiáng)。

技術(shù)研發(fā)人員：歐強(qiáng),趙津橋,丁選明,鄧瑋婷,駱趙剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10