一种用于模型试验的多功能水害模拟装置及其使用方法

本发明涉及岩土工程水害模拟，尤其涉及一种用于模型试验的多功能水害模拟装置及其使用方法。

背景技术：

1、目前岩土工程技术领域全面发展，各类修筑于边坡或地基上的建筑物构筑物得到大量建设，其中包括路堤、锚索、挡土墙、桩基等公路、铁路、边坡工程。由于水害形式出现的随机性和不确定性，针对现场布点观察的研究方式变得成本大且不易实现。由此，模型实验变成了岩土领域研究人员常用的研究手段。模型试验具有成本低、可重复率高、精准高效等优点。

2、水害形式种类复杂多样，其中以降雨、洪水、地下水等水害形式最为常见。目前，针对每一种水害形式的模型试验研究均有所涉及，但是现实条件显示水害往往并未以某一单一形式出现，常常存在着多种水害形式先后发生或同时发生的情况。所以，非常有必要提出针对多种水害先后发生或同时发生的试验装置，以进一步研究多种水害形式对岩土工程领域建设的影响。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种用于模型试验的多功能水害模拟装置，将降雨、洪水、地下水等水害形式相结合，形成了一套可应用于模型试验的多功能水害模拟装置；在模型试验箱中埋设一定数量传感器，通过观察宏观现象和分析传感器数据，以判断多重水害影响下的岩土工程响应机理。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种用于模型试验的多功能水害模拟装置，包括填筑模型试验土的模型试验箱，模型试验箱与装置支架可拆卸连接，装置支架上可拆卸安装多功能水害模拟系统，多功能水害模拟系统与供水系统连接；多功能水害模拟系统包括可调节雨水雾化程度和降雨范围的雾化降雨喷头、位于模拟试验土表层的洪水水害模拟装置和深入模拟试验土的地下水害模拟装置。

3、优选地，装置支架包括顶部支架、支架连接装置、支撑支架和支架固定装置，顶部支架与支撑支架通过支架连接装置连接固定，支撑支架与支架固定装置固定连接；

4、顶部支架为固定雾化降雨喷头、洪水水害模拟装置、地下水害模拟装置的拼接架体；支架固定装置为开口大小可调的固定装置，装置支架通过支架固定装置可拆卸固定于模型试验箱箱体边缘。

5、优选地，模型试验箱包括模型箱侧板、模型箱排水孔和模型试验土，模型箱侧板上分布有若干模型箱排水孔。

6、优选地，洪水水害模拟装置为长条扁平型出水装置；地下水害模拟装置为下部开孔的长条输水管。

7、优选地，雾化降雨喷头、洪水水害模拟装置、地下水害模拟装置之间通过输水管连接头、输水管连接管件和输水管连接直管进行拼装固定连接。

8、优选地，供水系统包括供水管、流量计、水泵、进水阀门和水箱，供水管将水箱中的水输送至多功能水害模拟系统，流量计与数据采集仪连接并将试验过程中所通过的水流量收集、计算、传输至数据采集仪中。

9、优选地，雾化降雨喷头、洪水水害模拟装置、地下水害模拟装置中各含有至少一个流量计和进水阀门。

10、一种如上所述的用于模型试验的多功能水害模拟装置的使用方法，包括如下步骤：

11、s1、根据实际模型试验要求，确定降雨水害、洪水水害、地下水害的发展顺序及强度大小，选定用于模型试验的模型试验箱的尺寸大小并组装用于模型试验的多功能水害模拟装置；

12、s2、将模型试验土分层填入模型试验箱并分层埋设若干传感器，传感器与数据采集仪电连接；

13、s3、开启数据采集仪开始数据采集工作，按照实际模型试验确定的降雨水害、洪水水害、地下水害的发展顺序依次开启进口阀门、水泵使水从水箱中流过供水系统抵达多功能水害模拟系统；

14、s4、按照试验中记录设备拍摄模型试验的水害过程，收集各传感器及流量计所记录数据，完成正式试验流程；

15、s5、依次关闭水泵和各进水阀门，随后关闭数据采集仪，试验完成。

16、优选地，传感器包括用于收集孔压变化的孔隙水压力计和采集土体压力变化的土压力盒；埋设传感器的分层高度为5cm。

17、本发明一种用于模型试验的多功能水害模拟装置，具有以下有益效果：

18、(1)可同时进行多种水害模拟，丰富了试验类型；

19、(2)整套多功能水害模拟装置便于组装拆卸，重量轻，易于搬运；

20、(3)该装置操作便捷，可实现场景多，试验兼容性强。

21、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种用于模型试验的多功能水害模拟装置，包括填筑模型试验土的模型试验箱，其特征在于：模型试验箱与装置支架可拆卸连接，装置支架上可拆卸安装多功能水害模拟系统，多功能水害模拟系统与供水系统连接；多功能水害模拟系统包括可调节雨水雾化程度和降雨范围的雾化降雨喷头、位于模拟试验土表层的洪水水害模拟装置和深入模拟试验土的地下水害模拟装置。

2.根据权利要求1所述的一种用于模型试验的多功能水害模拟装置，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种用于模型试验的多功能水害模拟装置，其特征在于：模型试验箱包括模型箱侧板、模型箱排水孔和模型试验土，模型箱侧板上分布有若干模型箱排水孔。

4.根据权利要求1所述的一种用于模型试验的多功能水害模拟装置，其特征在于：洪水水害模拟装置为长条扁平型出水装置；地下水害模拟装置为下部开孔的长条输水管。

5.根据权利要求1所述的一种用于模型试验的多功能水害模拟装置，其特征在于：雾化降雨喷头、洪水水害模拟装置、地下水害模拟装置之间通过输水管连接头、输水管连接管件和输水管连接直管进行拼装固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于模型试验的多功能水害模拟装置，其特征在于：供水系统包括供水管、流量计、水泵、进水阀门和水箱，供水管将水箱中的水输送至多功能水害模拟系统，流量计与数据采集仪连接并将试验过程中所通过的水流量收集、计算、传输至数据采集仪中。

7.根据权利要求6所述的一种用于模型试验的多功能水害模拟装置，其特征在于：雾化降雨喷头、洪水水害模拟装置、地下水害模拟装置中各含有至少一个流量计和进水阀门。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的用于模型试验的多功能水害模拟装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种用于模型试验的多功能水害模拟装置的使用方法，其特征在于：传感器包括用于收集孔压变化的孔隙水压力计和采集土体压力变化的土压力盒；埋设传感器的分层高度为5cm。

技术总结本发明公开了一种用于模型试验的多功能水害模拟装置及其使用方法，包括填筑模型试验土的模型试验箱，模型试验箱与装置支架可拆卸连接，装置支架上可拆卸安装多功能水害模拟系统，多功能水害模拟系统与供水系统连接；多功能水害模拟系统包括可调节雨水雾化程度和降雨范围的雾化降雨喷头、位于模拟试验土表层的洪水水害模拟装置和深入模拟试验土的地下水害模拟装置。本发明一种用于模型试验的多功能水害模拟装置及其使用方法，可同时进行多种水害模拟，丰富了试验类型；整套多功能水害模拟装置便于组装拆卸，重量轻，易于搬运；操作便捷，可实现场景多，试验兼容性强。技术研发人员：欧强,赵津桥,丁选明,邓玮婷,骆赵刚受保护的技术使用者：重庆大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10