邊坡沖刷模擬試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種邊坡沖刷模擬試驗裝置，包括邊坡模擬裝置和降雨模擬裝置，所述邊坡模擬裝置包括面板槽，面板槽上設有角度指示器Ⅰ；降雨模擬裝置包括用噴頭、噴灑箱、角度指示器Ⅱ、支臂Ⅰ和支臂Ⅱ，噴頭均勻分布在噴灑箱上，且噴頭出水孔的軸線垂直于噴灑箱表面，角度指示器Ⅱ安裝在噴灑箱上；支臂Ⅰ為伸縮式結構，支臂Ⅱ的一端鉸接于支臂Ⅰ、另一端鉸接于噴灑箱；支臂Ⅱ上連接有起升器Ⅰ和推移器，起升器Ⅰ支起支臂Ⅱ以提升支臂Ⅱ高度，推移器推動噴灑箱前后移動以調節(jié)噴灑箱與水平面之間角度；本發(fā)明可對不同降雨角度下邊坡沖刷性能進行研究，為路基邊坡結構的設計與施工提供更加充分的試驗依據(jù)，更利于邊坡治理。
【專利說明】
邊坡沖刷模擬試驗裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及邊坡穩(wěn)定性模擬試驗領域，特別涉及一種邊坡沖刷模擬試驗裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著我國公路大規(guī)模的發(fā)展并向山區(qū)延伸，山區(qū)公路路基邊坡在降雨沖刷作用下失穩(wěn)破壞的問題越發(fā)突出。路基邊坡不同于一般的自然邊坡，其經過多層壓實，差異性大，并且路基邊坡常年暴露于自然環(huán)境之中，承受各種自然因素的影響；其中，降雨的沖刷和滲透破壞作用尤為明顯。沖刷對路基邊坡的破壞，輕者堵塞排水溝，重者導致路基毀壞，掩埋道路;降雨沖刷給道路交通運輸帶來了嚴重的安全隱患，給公路的正常運營和經濟的發(fā)展造成了巨大影響，因此對路基邊坡進行沖刷試驗研究非常必要。
[0003]影響路基邊坡沖刷的主要因素包括邊坡土質填料的種類及壓實度，邊坡的坡長、坡度及生態(tài)防護狀況，降雨強度及降雨歷時等;分析不同因素對邊坡沖刷的影響，找出不同因素對邊坡沖刷的關系，是路基邊坡沖刷研究的關鍵所在。目前，路基邊坡沖刷試驗常用的是現(xiàn)場試驗及室內模擬試驗，現(xiàn)場試驗由于自然降雨季節(jié)性分布強，年度分布極不均勻等特點導致其周期長、費用高，而且還受自然環(huán)境中風荷載、凍融等外營力的影響，難以取得有效資料;而室內模擬試驗則可不受自然因素的影響，在短期內可獲得大量有效試驗資料，近年來應用越來越廣泛。
[0004]中國專利CN103245772 B公開了一種路基邊坡沖刷室內模擬試驗裝置，包括移動式可升降邊坡模擬裝置和人工降雨模擬裝置，所述移動式可升降邊坡模擬裝置包括底座裝置、面板槽裝置、坡度調節(jié)裝置，所述底座裝置與面板槽裝置通過活動鉸鏈連接在一起，面板槽裝置可繞鉸鏈自由轉動，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、水栗、調節(jié)閥門、分支閥門和流速儀，所述支撐裝置包括活動輪、伸縮架、橫向支撐桿和縱向支撐桿，所述噴灑裝置包括導水管和噴頭;通過該試驗裝置可以實現(xiàn)在短期內在不同工況、不同降雨條件下獲得大量路基邊坡沖刷資料。然而，上述試驗裝置中，其噴水裝置的噴頭是固定設置的，雖然能夠通過水栗及相關閥門調節(jié)所模擬降雨的強度，但是卻無法調節(jié)所模擬降雨與模擬邊坡坡面之間的角度;而實際環(huán)境中，受到風速的影響，同一坡度的邊坡經常會遭遇到不同角度的降雨沖刷，即該試驗裝置無法對不同降雨角度下邊坡沖刷性能進行研究，還不能為路基邊坡結構的設計與施工提供充分試驗依據(jù)。
[0005]因此，為解決上述問題，就需要一種邊坡沖刷模擬試驗裝置，可對不同降雨角度下邊坡沖刷性能進行研究，為路基邊坡結構的設計與施工提供更加充分的試驗依據(jù)。
【發(fā)明內容】
[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種坡沖刷模擬試驗裝置，可對不同降雨角度下邊坡沖刷性能進行研究，為路基邊坡結構的設計與施工提供更加充分的試驗依據(jù)。
[0007]本發(fā)明的邊坡沖刷模擬試驗裝置，包括邊坡模擬裝置和降雨模擬裝置，所述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，所述面板槽上設有用于檢測面板槽與水平面之間角度的角度指示器I;所述降雨模擬裝置包括用于噴水的噴頭、用于安裝噴頭的噴灑箱、用于檢測噴灑箱與水平面之間角度的角度指示器Π、支臂I和支臂Π，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Π安裝在噴灑箱上;所述支臂I為伸縮式結構，所述支臂Π的一端鉸接于支臂1、另一端鉸接于噴灑箱;所述支臂Π上連接有起升器I和推移器，所述起升器I支起支臂Π以提升支臂Π高度，所述推移器推動噴灑箱前后移動以調節(jié)噴灑箱與水平面之間角度。
[0008]進一步，該模擬試驗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距器，多個所述測距器從上往下均勻安裝在噴灑箱上并實時檢測噴灑箱正面與模擬邊坡表面之間的水平距離;所述角度指示器1、角度指示器Π、推移器與測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距器發(fā)送的距離信號并在處理后控制推移器的啟閉。
[0009]進一步，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距器所測得的距離信息及角度指示器I和角度指示器π測得的角度信息。
[0010]進一步，所述噴頭在噴灑箱上以矩陣形式排列，各所述測距器分別設置在上下相鄰的兩排噴頭之間。
[0011 ]進一步，所述降雨模擬裝置還包括供水箱、輸水管、水栗、調節(jié)閥門、分支閥門和流速儀;輸水管一端伸入供水箱中、另一端連接導水管，水栗安裝在輸水管上，分支閥門和流速儀安裝在導水管上;導水管部分伸入噴灑箱并與相應的噴頭相連。
[0012]進一步，所述水栗輸出一側的輸水管上設置有倒流水管，倒流水管上安裝有調節(jié)閥門；倒流水管的出水端伸入供水箱中。
[0013]進一步，所述降雨模擬裝置還包括機體，所述機體上設有導軌、底座和用于驅動底座沿導軌滑動的驅動電機，所述支臂I和起升器I均連接在底座上。
[0014]進一步，所述機體上設有用于安裝導軌的安裝槽，所述安裝槽內還設有與導軌平行的齒條;所述驅動電機設在底座的底部，并且所述驅動電機的輸出端設有用于與齒條嚙合傳動的齒輪。
[0015]進一步，所述邊坡模擬裝置還包括邊坡底座，所述邊坡底座與面板槽通過活動鉸鏈連接在一起，面板槽可繞活動鉸鏈自由轉動，所述邊坡底座與面板槽之間設有起升器π，所述起升器Π支起面板槽以提升面板槽高度。
[0016]進一步，所述邊坡底座設有雨水收集槽和活動腳輪，所述雨水收集槽固定在邊坡底座的一側，所述雨水收集槽的兩側設排水口，活動腳輪設在邊坡底座的底部。
[0017]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的邊坡沖刷模擬試驗裝置，試驗時使用起升器I將噴灑箱提升到特定高度，再通過推移器調整噴灑箱與面板槽的相對位置，調整過程中可通過角度指示器Π控制噴灑箱與水平面之間的角度以控制噴頭的噴水角度，即模擬出對于特定角度的邊坡的各種不同的降雨角度，從而對不同降雨角度下邊坡沖刷性能進行研究，為路基邊坡結構的設計與施工提供更加充分的試驗依據(jù)，更利于邊坡治理。
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述:
[0019]圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的噴灑箱與供水箱的連接結構示意圖；
[0021]圖3位本發(fā)明的糾偏系統(tǒng)的通信原理圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1至圖3所示:本實施例的邊坡沖刷模擬試驗裝置，包括邊坡模擬裝置和降雨模擬裝置，所述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I，所述面板槽I上設有用于檢測面板槽I與水平面之間角度的角度指示器12;所述降雨模擬裝置包括用于噴水的噴頭3、用于安裝噴頭3的噴灑箱4、用于檢測噴灑箱4與水平面之間角度的角度指示器Π 5、支臂16和支臂Π 7，所述噴頭3均勻分布在噴灑箱4上，且所述噴頭3出水孔的軸線垂直于噴灑箱4表面，所述角度指示器Π 5安裝在噴灑箱4上;所述支臂16為伸縮式結構，所述支臂Π 7的一端鉸接于支臂16、另一端鉸接于噴灑箱4;所述支臂Π 7上連接有起升器18和推移器9，所述起升器18支起支臂Π 7以提升支臂Π 7高度，所述推移器9推動噴灑箱4前后移動以調節(jié)噴灑箱4與水平面之間角度;面板槽I可包括面板、端板、護欄及側板，端板及護欄焊接在面板上，側板通過螺栓與護欄連接，側板的材料采用無色透明的有機玻璃板，端板及護欄的材料均采用鋼板，以形成一槽體，角度指示器12固定于面板;面板槽I中可填充粘性土、粉砂質粘土、粉土等填料，根據(jù)工程實際狀況選取路基土質填入面板槽I中壓實進行試驗，壓實度可根據(jù)需要而設置;支臂16可為伸縮氣缸結構，有利于調整噴灑箱4的高度;面板槽I與水平面之間的角度即所模擬邊坡的坡度;水箱呈方形，由于噴頭3出水孔的軸線垂直于水箱表面，通過調整噴灑箱4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4以其與支臂Π 7的連接部位為轉軸而前后移動，向前移動時噴灑箱4的底端逐漸靠近面板槽I，向后移動時則逐漸遠離；角度指示器12和角度指示器Π 5均可為現(xiàn)有的角度傳感器;試驗時使用起升器18將噴灑箱4提升到特定高度，再通過推移器9調整噴灑箱4與面板槽I的相對位置，調整過程中可通過角度指示器Π 5控制噴灑箱4與水平面之間的角度以控制噴頭3的噴水角度，即模擬出對于特定角度的邊坡的各種不同的降雨角度，從而對不同降雨角度下邊坡沖刷性能進行研究，為路基邊坡結構的設計與施工提供更加充分的試驗依據(jù)，更利于邊坡治理。
[0023]本實施例中，該模擬試驗裝置還包括糾偏系統(tǒng)，所述糾偏系統(tǒng)包括處理控制器10和測距器11，多個所述測距器11從上往下均勻安裝在噴灑箱4上并實時檢測噴灑箱4正面(支臂Π 7的一端鉸接于噴灑箱4背面)與模擬邊坡表面之間的水平距離;所述角度指示器I2、角度指示器Π 5、推移器9與測距器11分別與處理控制器10通信相連，所述處理控制器10接收各測距器11發(fā)送的距離信號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12，所述顯示器12與處理控制器10通信相連并顯示各測距器11所測得的距離信息及角度指示器12和角度指示器Π 5測得的角度信息;處理控制器10從角度指示器12處接收面板槽I與水平面之間的角度信號、從角度指示器Π5處接收噴灑箱4與水平面之間的角度信號，并通過顯示器12顯示相關的角度信息；面板槽I中形成模擬邊坡，邊坡表面與噴灑箱4正面相對;測距器11可為現(xiàn)有的距離傳感器，其從上往下均勻安裝在噴灑箱4上，通過測定各個位點與邊坡表面的距離，再將距離信息傳至處理控制器10，處理控制器10中預設有相關程序，能夠通過這些距離信息計算出噴灑箱4正面與模擬邊坡表面之間的角度，從而可在角度指示器Π 5失效或者精度不足的情況下進行糾正，提高試驗的準確性;優(yōu)選地，所述噴頭3在噴灑箱4上以矩陣形式排列，各所述測距器11分別設置在上下相鄰的兩排噴頭3之間；矩陣形式及橫向、縱向均勻排列，例如可為圖2中的7X9形式分布，根據(jù)需要還可以進行調整;該結構有利于提高所模擬降雨的均勻度;各測距器11的探頭端縱向均勻分布在噴灑箱4的正面，使距離檢測更加準確。
[0024]本實施例中，所述降雨模擬裝置還包括供水箱13、輸水管14、水栗15、調節(jié)閥門16、分支閥門17和流速儀18;輸水管14一端伸入供水箱13中、另一端連接導水管19，水栗15安裝在輸水管14上，分支閥門17和流速儀18安裝在導水管19上;導水管19部分伸入噴灑箱4并與相應的噴頭3相連;輸水管14為總管，導水管19為支管;通過控制水栗15壓力，可調節(jié)噴水的流速，從而模擬各種不同強度的降雨;流速儀18便于觀察水流流速;此外，所述水栗15輸出一側的輸水管14上設置有倒流水管20，倒流水管20上安裝有調節(jié)閥門16;倒流水管20的出水端伸入供水箱13中，該結構可以終端水流流速來調節(jié)控制降雨量，有效克服從水源到噴頭3各個環(huán)節(jié)的阻力和損耗造成的誤差。
[0025]本實施例中，所述降雨模擬裝置還包括機體21，所述機體21上設有導軌22、底座23和用于驅動底座23沿導軌22滑動的驅動電機24，所述支臂16和起升器18均連接在底座23上;機體21為安裝主體，其他部件例如供水箱13均可安裝在其上；導軌22可為長條形結構；底座23沿導軌22滑動，同時帶動支臂16、支臂Π 7、起升器18及噴灑箱4移動，可在機體21保持原位的基礎上實現(xiàn)噴灑箱4整體的移動，從而便于試驗操作;本實施例中，所述機體21上設有用于安裝導軌22的安裝槽25，所述安裝槽25內還設有與導軌22平行的齒條26;所述驅動電機24設在底座23的底部，并且所述驅動電機24的輸出端設有用于與齒條26嚙合傳動的齒輪27，該結構移動方便，簡化了相關操作。
[0026]本實施例中，所述邊坡模擬裝置還包括邊坡底座32，所述邊坡底座32與面板槽I通過活動鉸鏈28連接在一起，面板槽I可繞活動鉸鏈28自由轉動，所述邊坡底座32與面板槽I之間設有起升器Π 29，所述起升器Π 29支起面板槽I以提升面板槽I高度;起升器18、起升器Π 29均可為千斤頂結構，推移器9可為電動氣缸結構;面板槽I的高度可以根據(jù)實際需求進行調節(jié)，當邊坡坡度改變時可通過調節(jié)支撐的高度來確保降雨噴頭3與坡面之間的落差;本實施例中，所述邊坡底座32設有雨水收集槽30和活動腳輪31，所述雨水收集槽30固定在邊坡底座32的一側，所述雨水收集槽30的兩側設排水口，活動腳輪31設在邊坡底座32的底部，便于沖刷后的水流出。
[0027]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種邊坡沖刷模擬試驗裝置，包括邊坡模擬裝置和降雨模擬裝置，所述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，所述面板槽上設有用于檢測面板槽與水平面之間角度的角度指示器I;其特征在于:所述降雨模擬裝置包括用于噴水的噴頭、用于安裝噴頭的噴灑箱、用于檢測噴灑箱與水平面之間角度的角度指示器Π、支臂I和支臂Π，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Π安裝在噴灑箱上;所述支臂I為伸縮式結構，所述支臂Π的一端鉸接于支臂1、另一端鉸接于噴灑箱;所述支臂Π上連接有起升器I和推移器，所述起升器I支起支臂Π以提升支臂Π高度，所述推移器推動噴灑箱前后移動以調節(jié)噴灑箱與水平面之間角度。2.根據(jù)權利要求1所述的邊坡沖刷模擬試驗裝置，其特征在于:該模擬試驗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距器，多個所述測距器從上往下均勻安裝在噴灑箱上并實時檢測噴灑箱正面與模擬邊坡表面之間的水平距離;所述角度指示器1、角度指示器Π、推移器與測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距器發(fā)送的距離信號并在處理后控制推移器的啟閉。3.根據(jù)權利要求2所述的邊坡沖刷模擬試驗裝置，其特征在于: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距器所測得的距離信息及角度指示器I和角度指示器Π測得的角度信息。4.根據(jù)權利要求2所述的邊坡沖刷模擬試驗裝置，其特征在于:所述噴頭在噴灑箱上以矩陣形式排列，各所述測距器分別設置在上下相鄰的兩排噴頭之間。5.根據(jù)權利要求1所述的邊坡沖刷模擬試驗裝置，其特征在于:所述降雨模擬裝置還包括供水箱、輸水管、水栗、調節(jié)閥門、分支閥門和流速儀;輸水管一端伸入供水箱中、另一端連接導水管，水栗安裝在輸水管上，分支閥門和流速儀安裝在導水管上;導水管部分伸入噴灑箱并與相應的噴頭相連。6.根據(jù)權利要求5所述的邊坡沖刷模擬試驗裝置，其特征在于:所述水栗輸出一側的輸水管上設置有倒流水管，倒流水管上安裝有調節(jié)閥門；倒流水管的出水端伸入供水箱中。7.根據(jù)權利要求1所述的邊坡沖刷模擬試驗裝置，其特征在于:所述降雨模擬裝置還包括機體，所述機體上設有導軌、底座和用于驅動底座沿導軌滑動的驅動電機，所述支臂I和起升器I均連接在底座上。8.根據(jù)權利要求7所述的邊坡沖刷模擬試驗裝置，其特征在于:所述機體上設有用于安裝導軌的安裝槽，所述安裝槽內還設有與導軌平行的齒條;所述驅動電機設在底座的底部，并且所述驅動電機的輸出端設有用于與齒條嚙合傳動的齒輪。9.根據(jù)權利要求1所述的邊坡沖刷模擬試驗裝置，其特征在于:所述邊坡模擬裝置還包括邊坡底座，所述邊坡底座與面板槽通過活動鉸鏈連接在一起，面板槽可繞活動鉸鏈自由轉動，所述邊坡底座與面板槽之間設有起升器Π，所述起升器Π支起面板槽以提升面板槽高度。10.根據(jù)權利要求9所述的邊坡沖刷模擬試驗裝置，其特征在于:所述邊坡底座設有雨水收集槽和活動腳輪，所述雨水收集槽固定在邊坡底座的一側，所述雨水收集槽的兩側設排水口，活動腳輪設在邊坡底座的底部。
【文檔編號】G01N33/24GK105891037SQ201610480442
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】夏毓超, 謝遠光, 唐德蘭, 牛霞, 肖巧林
【申請人】重慶交通大學