CN210073108U - 一种人工增湿边坡足尺模型试验*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种人工增湿边坡足尺模型试验***，包括底板、模型箱、供水装置、降雨装置、数据采集装置、数据采集传输仪、径流‑回流装置和工作站；模型箱放置在底板的上方，在模型箱的内部构筑坡体，模型箱的后壁连接马道；数据采集传输仪放置在马道的顶部；降雨装置能被移动至模型箱的两侧，降雨装置将供水装置储存的水喷向模型箱内部的坡体进行边坡试验；径流‑回流装置用来疏导、收集水，并将收集的水输送到供水装置；数据采集装置埋设在坡体内，数据采集装置与数据采集传输仪的输入端连接，数据采集仪的输出端与工作站连接，数据采集传输仪接收数据采集装置检测到的边坡试验数据，并将边坡试验数据传输给工作站进行处理分析。

Description

一种人工增湿边坡足尺模型试验***

技术领域

本实用新型涉及岩土工程试验技术领域，尤其涉及一种人工增湿边坡足尺模型试验***。

背景技术

降雨是边坡失稳破坏的重要诱发因素，而大气降雨等外部影响因素变化的不规律性，使工程中边坡失稳、滑坡等类似工程事故无法预测和提前防治。因此，为揭示边坡在外部降雨因素影响下潜在规律，对其进行降雨模型试验研究具有重要意义。

目前，试验者往往对土质边坡以圆弧形破坏面进行数据采集仪器的布设，然而实际边坡在降雨等外部影响因素的作用下，坡体内部在短时间内不会变形产生贯通的滑动面，导致边坡破坏。天然土质边坡在干湿循环作用下会逐渐产生裂隙，边坡前期出现小范围、浅层性的侵蚀、垮塌，常因仪器布设问题，导致试验数据无法获得，往往只能根据试验现象进行定性描述，使记录的数据缺乏科学严谨性。同时多数边坡试验采用缩尺模型，由于尺寸效应与边界效应，试验结果与实际工程存在较大差异。此外，目前边坡模型试验采用的降雨装置，往往未对模拟降雨的均匀度、雨滴大小、雨滴动能这些因素进行考虑，或者研制的降雨装置费用高昂而缺乏推广性。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种人工增湿边坡足尺模型试验***，具有科学性、简便、实用性强等特点，适用于研究土质边坡表面干湿裂隙发育，常因牵引式破坏、滑动变形浅，破坏面多呈圆弧形等特性，可满足不同坡度、坡长，不同坡高的边坡试验研究。

本实用新型提供一种人工增湿边坡足尺模型试验***，包括底板、模型箱、供水装置、降雨装置、数据采集装置、数据采集传输仪、径流-回流装置和工作站；所述模型箱放置在底板的上方，在所述模型箱的内部构筑坡体，所述模型箱的后壁连接马道；所述数据采集传输仪放置在马道的顶部；所述降雨装置能被移动至模型箱的两侧，所述降雨装置与供水装置连接，所述降雨装置将供水装置储存的水喷向模型箱内部的坡体进行边坡试验；所述径流-回流装置用来疏导、收集水，并将收集的水输送到供水装置实现循环；所述数据采集装置埋设在坡体内，所述数据采集装置与数据采集传输仪的输入端连接，所述数据采集传输仪的输出端与工作站连接，所述数据采集传输仪接收数据采集装置检测到的边坡试验数据，并将所述边坡试验数据传输给工作站进行处理分析。

进一步地，所述数据采集装置包括图像采集仪、土压力采集仪、含水率采集仪、位移采集仪、孔压计、张力计、沉降计、雨量计、温度计；所述图像采集仪布设于坡体的正前方、右侧，以及坡顶的前缘与后缘；所述土压力采集仪、含水率采集仪与孔压计布设在坡顶的后缘、中部、前缘，斜坡面1/4、2/4、3/4、 4/4坡高、坡脚处；所述位移采集仪埋设在斜坡的中部、坡肩、坡顶中部、后缘；所述张力计布设在坡顶、坡肩、斜坡面、坡脚处；所述沉降计布设在坡顶的前缘、中缘、后缘、坡脚；所述雨量计布设在坡顶的中间；所述温度计设置在模型箱的前侧。

进一步地，所述降雨装置包括雨棚框架、挡雨帘、旋转下喷式喷头、主水管和若干支水管；所述主水管设置在雨棚框架的侧面；所述支水管与主水管连通，并分布在雨棚框架的顶部；所述旋转下喷式喷头安装在支水管上，用来向坡体喷水；所述挡雨帘设置在雨棚框架的上方，用来遮挡旋转下喷式喷头喷往模型箱外侧的雨水。

进一步地，所述供水装置包括变频自吸水泵和若干储水桶，所述变频自吸水泵的出水口与主水管连通，所述变频自吸水泵的入水口与储水桶连通，所述储水桶用来储存水源。

进一步地，所述底板上设置滑轮轨道；所述雨棚框架的底部安装滑轮，所述滑轮可沿滑轮轨道移动，进行所述边坡试验时利用滑轮将降雨装置移动至模型箱的两侧。

进一步地，所述旋转下喷式喷头的工作压力为0.15MPa，所述旋转下喷式喷头包括三种不同规格的旋转下喷式喷头，分别为1号旋转下喷式喷头、2号旋转下喷式喷头、3号旋转下喷式喷头；1号旋转下喷式喷头的喷口直径为2mm，2 号旋转下喷式喷头的喷口直径为3.0mm，3号旋转下喷式喷头的喷口直径为 1.2mm；所有1号旋转下喷式喷头、2号旋转下喷式喷头、3号旋转下喷式喷头距离底板4.7m。

进一步地，所述径流-回流装置包括集水池、抽水泵和若干导流槽，所述导流槽设置在模型箱的顶部及坡体的坡脚处，用于将水回收至集水池中，所述抽水泵将集水池中的水抽至储水桶中。

进一步地，所述人工增湿边坡足尺模型试验***还包括动力装置，所述动力装置位于模型箱的右侧后缘，与马道的前缘平齐，所述动力装置包括混凝土底座和吊机组，所述吊机组位于混凝土底座的上方，所述吊机组用于将试验土样调运至模型箱内。

本实用新型依据工程概况，类比实际工程边坡规模大小设计足尺边坡模型，提出了一种适用于研究边坡变形机理的足尺模型试验测试***，本实用新型的足尺模型试验测试***适用于边坡足尺模型试验研究，测试方法可行性程度高，简便，测试数据科学严谨、精度高；本实用新型的***成本低廉，选用旋转型下喷式喷头，对降雨均匀度和雨滴粒径、动能进行精准控制，最真实还原天然条件下的降雨，保证了试验与真实情况的相符性。以期研究天然边坡内部变形破坏规律及机理，为工程边坡防护治理提供理论依据。

附图说明

图1是本实用新型一种人工增湿边坡足尺模型试验***的结构示意图。

图2是本实用新型一种人工增湿边坡足尺模型试验***的数据采集装置的结构示意图。

图3是本实用新型一种人工增湿边坡足尺模型试验***的试验状态示意图。

图4是本实用新型一种人工增湿边坡足尺模型试验***的模型箱的结构示意图。

图5是本实用新型一种人工增湿边坡足尺模型试验***的降雨装置的结构示意图。

图6是本实用新型一种人工增湿边坡足尺模型试验***的供水装置的结构示意图。

图7是本实用新型一种人工增湿边坡足尺模型试验***的径流-回流装置的结构示意图。

图8是本实用新型一种人工增湿边坡足尺模型试验***的动力装置的结构示意图。

图9是本实用新型一种人工增湿边坡足尺模型试验***的数据采集装置的布置示意图。

图10是本实用新型一试验过程中的含水率时程曲线图。

图11是本实用新型一试验过程中的基质吸力时程曲线图。

图12是本实用新型一试验过程中的孔压时程曲线图。

图13是本实用新型一试验过程中的土压力时程曲线图。

图14是本实用新型一试验过程中的位移时程曲线图。

图15是本实用新型一试验过程中的蒸发量时程曲线图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1、图2和图3，本实用新型的实施例提供了一种人工增湿边坡足尺模型试验***，包括底板1、模型箱2、动力装置3、供水装置4、降雨装置5、数据采集装置6、数据采集传输仪7、径流-回流装置8和工作站(图中未示)。

底板1放置在地面上，底板1的上方放置模型箱底板11，将模型箱2放置在模型箱底板11的上方，底板1上固定有14m长的滑轮轨道12。

参考图4，模型箱2内堆置坡体，模型箱2的尺寸为6*3*2.6m(长*宽*高)，模型箱2的底部采用三块尺寸为300*20*0.5cm的平钢板搭接，模型箱2的左右两侧分别由四根竖支架、三根横支架搭接构成4*4的方形框架结构，竖支架、横支架之间由双层厚度为16mm、尺寸为2.6*1.25m(长*宽)的夹胶钢化玻璃内嵌而成，模型箱2的顶部和底部分别通过横支架与模型箱的左右两侧搭接，竖支架、横支架之间通过焊接固定成一个整体，竖支架、横支架为80*43*5mm型的槽钢；模型箱2的后壁为砌块垒成的不透水墙体，墙面采用沥青抹面隔渗处理，墙体尺寸为3*1*2.6m(长*宽*高)，墙体直接连接马道21，马道21的尺寸为高2.6m、长3m、宽1m，马道21的顶部为3*1m(长*宽)的平台，数据采集传输仪7安置在马道21的平台上，数据采集传输仪7的输入端与数据采集装置 6相连，数据采集传输仪7的输出端与工作站连接，数据采集传输仪7接收数据采集装置6采集到的边坡试验数据，并将边坡试验数据传输给工作站进行分析处理；工作站由计算机构成，工作站可以设置在靠近模型箱2或远离模型箱2 的位置，由试验人员进行操作；马道21的后面搭接铁架梯子22，供试验者上坡顶观察。

参考图5，降雨装置5用来与供水装置4配合为模型箱2提供模拟降雨，降雨装置5的整体尺寸为7*5*5m(长*宽*高)，降雨装置5由雨棚框架51、挡雨帘52、旋转下喷式喷头53、主水管54、若干支水管等组成，雨棚框架51的两侧由12根横方钢焊接而成，雨棚框架51的顶部由7根横方钢焊接而成，雨棚框架51的底部安装有6个滑轮55，横方钢的材料为40*3.0mm(边长*壁厚)的空心方钢和0.2mm的厚彩钢板，降雨装置5可覆盖马道21的平台；挡雨帘52 由两条透明塑料雨布连接构成，透明塑料雨布透光性能好，避免影响试验者观测内部坡体以及数据采集装置6，每条透明塑料雨布的两侧尺寸为5*2m、后缘为3*2m(长*宽)，在对应雨棚框架51正上方的横梁上，利用尼龙扎带固定挡雨帘52，每条透明塑料雨布的两长边各带有7个小孔，挡雨帘52可防止外部风雨对模型箱2内坡体的影响，同时遮挡来自内部旋转下喷式喷头53喷往模型箱 2外侧的雨水；主水管54固定在雨棚框架51的左侧，主水管54的入口处熔接有活接头56，所有支水管分别与主水管54连通，并分布在雨棚框架51的顶部，所有支水管上均安装有第一止水阀；旋转下喷式喷头53是3种不同规格的喷头，总数量为22个，旋转下喷式喷头53的正常工作压力为0.15MPa，三种旋转下喷式喷头53的喷口直径依次为：1号旋转下喷式喷头53的喷口直径为2mm、2 号旋转下喷式喷头53的喷口直径为3.0mm、3号旋转下喷式喷头53的喷口直径为1.2mm，其中1号旋转下喷式喷头53为广角喷头；为满足雨强和均匀度的试验要求，1号旋转下喷式喷头53布设于位于雨棚框架51的顶部中间的支水管上， 2号旋转下喷式喷头53、3号旋转下喷式喷头53分别等间距布设在4根支水管上，且相邻布置，所有1号旋转下喷式喷头53、2号旋转下喷式喷头53、3号旋转下喷式喷头53距离底板1的距离为4.7m；为提高光照度，在雨棚框架51 的左右侧支架3m高处分别安装3个LED探照灯57。

参考图6，供水装置4包括两个储水桶41和一个变频自吸水泵42，变频自吸水泵42的出水口通过活接头56与主水管54连接，变频自吸水泵42的出水口处安装流量计43，用来记录用水总量；变频自吸水泵42的入水口通过PPR 水管连接储水桶41，中间安装有第二止水阀44，储水桶41安置于模型箱2的左侧后缘，储水桶41由两个HDPE集水桶组成，单个HDPE集水桶规格为1.5t，两个储水桶41的底部通过水管连通，降雨时刻在两个储水桶41的顶部连接外部水源持续为储水桶41供水。

参考图2和图9，数据采集装置6主要为模型试验采集各种数据及分析，由图像采集仪61、土压力采集仪62、含水率采集仪63、位移采集仪64、孔压计 65、张力计66、沉降计67、雨量计68、温度计69等组成；图像采集仪61主要由专业高清数码照相机、高速摄像机组成，照相机像素大于3000万，连续拍摄 3.5张/秒，摄像机成像像素大于1420万；土压力采集仪62可采用规格为 120*2.5mm左右、量程0～300kpa、精度≤0.1kpa的各类土压力盒，导线长大于 8m，与数据采集传输仪7连接，用来测量土体土压力，该指标主要与深度及土***移等因素有关；含水率采集仪63可采用水分测量精度≤±2.5％(干土)、±0.6％(饱和土)的各类含水率探头，导线长大于8m，与数据采集传输仪7连接，用来测量土体的含水率，该指标主要与土体渗透性、降雨时间、埋设深度有关；位移采集仪64可采用分布式光纤等位移传感器，分辨率1με、测量精度>0.3％F.S，相应配置光纤光栅解调仪，用来测量土体的位移，该指标主要与土体变形有关；孔压计65采用的规格与土压力盒近似，主要用来在试验过程中采集土体孔压，该指标主要与土体渗透性、深度、含水率有关；张力计66可采用量程为0～100kpa的有线式土壤水分张力计，用来测量土体对水吸力的大小，该指标与土体含水率密切相关；沉降计67可采用量程为0～400mm、分辨率为 0.01～0.1mm的各类电感式沉降计，用于测量土体沉降量大小，该指标主要与时间和土体含水率有关；雨量计68可采用分辨率≥0.2mm、测量精准度<3％、雨强范围0.01～44mm/min的各类雨量计，用来测量不同时刻降雨强度的大小；图像采集仪61布设于坡体的正前方、右侧，以及坡顶的前缘与后缘，坡底的图像采集仪61分别由三角支架支撑直立于地面1.6m高左右，坡顶的图像采集仪61固定于雨棚框架51上，所有图像采集仪61均调整焦距与位置到合适距离，保证视角范围覆盖目标坡体，实时记录坡体变化情况；将土压力采集仪62、含水率采集仪63、位移采集仪64、沉降计67等仪器，在分层压实土体时提前埋设，由于土质边坡一般渗透系数较小，受雨水等外部影响因素主要集中在浅层，故仪器布设位置主要沿斜坡与坡顶表面逐层往深部布设；位移采集仪64埋设部位主要在斜坡中部、坡肩、坡顶中部、后缘，坡顶前缘处埋设，深度不小于2m，其他部位可相应减小；土压力采集仪62与含水率采集仪63布设位置为坡顶后缘、中部、前缘，斜坡面1/4、2/4、3/4、4/4坡高、坡脚等，土压力采集仪62 与含水率采集仪63相邻布设，埋设深度相同，优选分布在斜坡面、坡脚及坡顶 1.5米深范围内，土压力采集仪62与含水率采集仪63水平方向仅间隔40cm，与坡体表面距离相同分为一层，往坡顶面后缘与深部埋设的仪器密度减小，坡顶处土压力采集仪62主要测量因降雨影响土体自重变化、导致土压力变化的规律，坡脚处土压力采集仪62主要测量边坡位移挤压产生的土压力变化情况；孔压计65布设位置与含水率采集仪63近似，为坡顶的后缘、中部、前缘，斜坡面1/4、2/4、3/4、4/4坡高、坡脚等处，布设深度减小；张力计66待坡体填筑完成后，在坡顶、坡肩、斜坡面、坡脚等部位垂直向下打孔，孔径大于张力计66的直径，在放置张力计66的同时往孔内灌注泥浆填充孔洞内空隙，埋深 60cm左右；沉降计67主要布设于坡顶面前缘、中缘、后缘，以及坡脚部位；雨量计68放置于坡顶中间，对降雨雨强实时监控；温度计69固定于模型箱2的前侧；每个工况建议至少布设仪器数量为：位移采集仪64四个、土压力采集仪 62十四个、含水率采集仪63十四个、孔压计65十个、张力计66六个、沉降计 67四个、雨量计68两个、温度计69一个，为防止边坡出现局部变形而无法获得数据，所有仪器可左右对称布设，仪器数量适当加倍；各类传感器的导线均从模型箱2的后壁引出，与马道21的平台的数据采集传输仪7连接，数据采集传输仪7的导线统一从模型箱2的左侧传递至模型箱2的正前方的工作站，试验者实时将数据和坡面情况做对比分析；

参考图7，径流-汇流装置8主要为模型试验疏导和回收雨水，由若干导流槽81、过滤器82、集水池83、抽水泵84、回流水管85等组成，导流槽81的材料为彩色涂层钢板，在模型箱2的顶部及坡体坡脚处均固定有导流槽81，用于疏导来自挡雨帘52及坡面汇集的水流；位于模型箱2顶部的导流槽81沿模型箱2的后部倾斜，汇集的雨水由水管直接注入储水桶41中；位于坡脚处的导流槽81疏导的坡面径流经过滤器82将泥沙过滤后汇于集水池8³中；坡顶的导流槽81上设置挂钩，用来钩在透明塑料雨布的小孔上，从而将透明塑料雨布固定在坡顶的上方；抽水泵84安装于集水池83旁，连接水管直接通往储水桶41，集水池83中的水经过沉淀，上部澄清水流由抽水泵84抽回储水桶41重新利用，集水池83的底部设有出水口，将沉淀的泥沙及时排出。

参考图8，动力装置3主要为模型试验填土提供动力，由混凝土底座31及吊机组32构成，吊机组32位于混凝土底座31的上方，吊机组32搭建总高度为3.5m，吊机组32臂杆长度为2m，钢丝绳长20m，吊机组32最大承载1t；混凝土底座31边长为1.5m，供试验员操作吊机；动力装置3位于模型箱2的右侧后缘，与马道21的前缘平齐，试验者可通过铁架梯子22登上混凝土底座31。

上述人工增湿边坡足尺模型试验***的使用步骤为：

步骤S1，对原状土样进行翻晒、碾压、过筛，为保证模型边坡与自然边坡土体结构条件相似，将过筛后土样的含水率配至17％左右，对土体含水率进行取样检测，控制土样含水率后焖制12h备用；在模型箱2的侧壁均匀涂抹凡士林，消除模型边界条件的影响；模型箱2的夹胶钢化玻璃外壁布设边长为10cm 的方形网格，内部对应方形网格交点处埋设直径约1cm的红色标记点；采用分层压实的方法梯形筑坡，密度(约2.0g/cm³)由压实高度确定，每一层土先填铺 30cm厚并整平，然后用小型平板夯压实至20cm，每层土取环刀样进行密度检测，至少同时均匀布设取6个试样进行抗剪强度与渗透性测试，确保边坡土体强度与渗透特性达到设计要求；

步骤S2，将土压力采集仪62、含水率采集仪63、位移采集仪64、孔压计 65、张力计66、沉降计67等各类仪器，分层压实土体时按设计深度提前埋设，埋设原则使传感器尽量布设于物理量变化较大的部位，各类传感器导线均从模型箱2的后壁引出，与马道21的平台上的数据采集传输仪7连接，采集的数据经导线统一从模型箱2左侧传递至模型箱2正前方的工作站，工作站实时将试验数据和坡面实际情况做对比分析；同时，在每层土填铺完成后，平行模型边坡长度方向埋设柔性细绳，沿宽度方向细绳间隔密度为5cm/条，细绳后缘固定于模型箱2的后壁，前缘出露点控制在坡面处，总计每层埋设29根细绳；由于足尺边坡模型较高，边坡上部填筑过程难度较大，故采用动力装置3调运土样；每层土压实面均进行打毛处理，重复上述步骤填坡，边坡填筑完成后，按照设计坡比1:0.75～1:2进行削坡、静置，并在坡面等间距10cm打上标记点；

步骤S3，传感器埋设完成，将降雨装置5沿着滑轮轨道12滑动至底板1 上使其位于模型箱2的正上方，且可完全覆盖坡体与数据采集传输仪7，防止受外部降雨的影响，如图3所示；将主水管54与变频自吸水泵42通过活接头56 连接，接通水源；将挡雨帘52的上部固定在雨棚框架51的顶部，将挡雨帘52 的下部通过小孔固定在坡顶的导流槽81的上方；在坡脚安装导流槽81；准备完成后，数据采集传输仪7便开始信息采集，供水装置4和降雨装置5对边坡进行降雨，外接水源为储水桶41注水，关闭第二止水阀44，记录雨量计68的初始读数，将变频自吸水泵42打开调整水压进行降雨，并将雨量计68安装在坡顶中间，能够实时对边坡降雨强度进行反馈，保证降雨均匀度和强度满足设计要求；为研究自然边坡变形破坏机理，根据天然降雨特点设计了连续降雨工况、干湿循环工况；连续降雨工况分为大雨和暴雨两种；干湿循环工况是在每次降雨结束后，坡体进入相同时间的自然干燥阶段，以此循环进行；控制降雨强度与降雨时间，记录雨量计68的读数，合理设计降雨与自然蒸发时间；为保证最大雨水入渗率，同时防止边坡表面冲刷严重，前阶段主要施加小雨使坡体湿润；控制单一变量原则，每种雨强的降雨时间相同；为实现模型试验的节能环保，降雨时对坡顶、坡脚导流槽81内的雨水进行回收；位于模型箱2的顶部的导流槽81的积水经过水管直接回流至储水桶41，斜坡面的浑浊径流通过导流槽81 汇集，再由过滤器82将泥沙过滤后流于集水池83中，经沉淀干净的水流由抽水泵84抽回储水桶41重新利用；

步骤S4，降雨时，图像采集仪61定时记录坡面变化情况，通过对比坡面、侧壁标记点不同时刻的位移，研究坡体的整体变形破坏形式，透过钢化玻璃观察侧壁裂隙发育情况来判断坡体变形；在原斜坡面四个角点固定网格，网格内部为等间距边长10cm的正方形，当坡体破坏后，测量细绳的出露长度，根据软件三维可视化处理，构造三维边坡破坏模型，计算坡体破坏的体积；高清照相机定时记录不同时刻边坡的破坏形态，利用照片三维重建技术恢复破坏面，定量分析坡面形态指标，记录滑坡发生的时间、规模、次数、位置等；

步骤S5，边坡自然干燥阶段，移开降雨装置5使坡体自然蒸发入渗；为研究坡面裂隙与蒸发速率的规律，坡体干燥阶段分别在坡顶后缘、中部，坡肩，斜坡面上部、中部、下部用环刀取一个样，环刀底部用保鲜膜封口后放回各自取样处，每隔10min称取一次质量，用以换算蒸发速率，同一试样两次质量差值较小时，可将称重时间调整为30min/次；对坡面裂隙发育情况进行记录、固定小区域定时测量裂隙条数、发育部位、产生时间、发育深度，干湿循环工况重复进行直至边坡发生变形破坏为止。

一实施例中，利用本实用新型的人工增湿边坡足尺模型试验***进行边坡模拟试验的结果如图10-图15所示，图10为一试验过程中的含水率时程曲线图，图11为一试验过程中的基质吸力时程曲线图，图12为一试验过程中的孔压时程曲线图，图13为一试验过程中的土压力时程曲线图，图14为一试验过程中的位移时程曲线图，图15为一试验过程中的蒸发量时程曲线图。

本实用新型的模型箱2尺寸符合足尺边坡试验需求，筑坡简便、节省人力物力；降雨装置5可模拟自然条件下多种雨强，保证降雨均匀度、雨滴粒径与实际降雨相似；数据采集装置6能够对降雨试验下边坡内部不同时刻渗流场、土压力场、应变场、孔压、基质吸力等数据精确量测；径流-回流装置8可对斜坡和坡顶径流的疏导，以及对水资源回流重新利用；动力装置3可为足尺边坡填筑过程提供动力，大大提高筑坡效率，实现安全高效试验；本实用新型的***符合要求如下：制作成本低、试验筑坡自动化程度高、操作简单、节能环保、监测的试验数据科学有效，为试验探究边坡内部变形破坏规律及机理提供保证。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种人工增湿边坡足尺模型试验***，其特征在于，包括底板、模型箱、供水装置、降雨装置、数据采集装置、数据采集传输仪、径流-回流装置和工作站；所述模型箱放置在底板的上方，在所述模型箱的内部构筑坡体，所述模型箱的后壁连接马道；所述数据采集传输仪放置在马道的顶部；所述降雨装置能被移动至模型箱的两侧，所述降雨装置与供水装置连接，所述降雨装置将供水装置储存的水喷向模型箱内部的坡体进行边坡试验；所述径流-回流装置用来疏导、收集水，并将收集的水输送到供水装置实现循环；所述数据采集装置埋设在坡体内，所述数据采集装置与数据采集传输仪的输入端连接，所述数据采集传输仪的输出端与工作站连接，所述数据采集传输仪接收数据采集装置检测到的边坡试验数据，并将所述边坡试验数据传输给工作站进行处理分析。

2.根据权利要求1所述的人工增湿边坡足尺模型试验***，其特征在于，所述数据采集装置包括图像采集仪、土压力采集仪、含水率采集仪、位移采集仪、孔压计、张力计、沉降计、雨量计、温度计；所述图像采集仪布设于坡体的正前方、右侧，以及坡顶的前缘与后缘；所述土压力采集仪、含水率采集仪与孔压计布设在坡顶的后缘、中部、前缘，斜坡面1/4、2/4、3/4、4/4坡高、坡脚处；所述位移采集仪埋设在斜坡的中部、坡肩、坡顶中部、后缘；所述张力计布设在坡顶、坡肩、斜坡面、坡脚处；所述沉降计布设在坡顶的前缘、中缘、后缘、坡脚；所述雨量计布设在坡顶的中间；所述温度计设置在模型箱的前侧。

3.根据权利要求1所述的人工增湿边坡足尺模型试验***，其特征在于，所述降雨装置包括雨棚框架、挡雨帘、旋转下喷式喷头、主水管和若干支水管；所述主水管设置在雨棚框架的侧面；所述支水管与主水管连通，并分布在雨棚框架的顶部；所述旋转下喷式喷头安装在支水管上，用来向坡体喷水；所述挡雨帘设置在雨棚框架的上方，用来遮挡旋转下喷式喷头喷往模型箱外侧的雨水。

4.根据权利要求3所述的人工增湿边坡足尺模型试验***，其特征在于，所述供水装置包括变频自吸水泵和若干储水桶，所述变频自吸水泵的出水口与主水管连通，所述变频自吸水泵的入水口与储水桶连通，所述储水桶用来储存水源。

5.根据权利要求3所述的人工增湿边坡足尺模型试验***，其特征在于，所述底板上设置滑轮轨道；所述雨棚框架的底部安装滑轮，所述滑轮可沿滑轮轨道移动，进行所述边坡试验时利用滑轮将降雨装置移动至模型箱的两侧。

6.根据权利要求3所述的人工增湿边坡足尺模型试验***，其特征在于，所述旋转下喷式喷头的工作压力为0.15MPa，所述旋转下喷式喷头包括三种不同规格的旋转下喷式喷头，分别为1号旋转下喷式喷头、2号旋转下喷式喷头、3号旋转下喷式喷头；1号旋转下喷式喷头的喷口直径为2mm，2号旋转下喷式喷头的喷口直径为3.0mm，3号旋转下喷式喷头的喷口直径为1.2mm；所有1号旋转下喷式喷头、2号旋转下喷式喷头、3号旋转下喷式喷头距离底板4.7m。

7.根据权利要求4所述的人工增湿边坡足尺模型试验***，其特征在于，所述径流-回流装置包括集水池、抽水泵和若干导流槽，所述导流槽设置在模型箱的顶部及坡体的坡脚处，用于将水回收至集水池中，所述抽水泵将集水池中的水抽至储水桶中。

8.根据权利要求1所述的人工增湿边坡足尺模型试验***，其特征在于，所述人工增湿边坡足尺模型试验***还包括动力装置，所述动力装置位于模型箱的右侧后缘，与马道的前缘平齐，所述动力装置包括混凝土底座和吊机组，所述吊机组位于混凝土底座的上方，所述吊机组用于将试验土样调运至模型箱内。

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