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原文传递一种离心场下土体冻融风蚀耦合作用模拟加载装置

专利名称：	一种离心场下土体冻融风蚀耦合作用模拟加载装置
摘要：	本发明涉及一种离心场下土体冻融风蚀耦合作用模拟加载装置，包括模型箱、热交换装置及风力控制装置，所述热交换装置和风力控制装置均设置在所述模型箱的上端，所述风力控制装置设置在所述热交换装置下端；所述模型箱包括有机玻璃垫块、保温垫层及外壳；所述热交换装置包括顶盖、保温填充材料、半导体器件、合金肋筋及换热板；所述风力控制装置包括高性能风扇、导轨系统、可调节支架；本发明实现模拟土体冻融和风蚀耦合，能够反映西北寒旱地区的所有气候特征，能够控制冻结融化温度及变化速率，能够控制现场自然及恶劣极端风速，使试验结果稳定、可靠。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
发明人：	蔡正银;顾行文;郭万里;朱洵;朱锐;黄英豪;关云飞;高长胜;徐光明;张晨;曹永勇;韩迅;任国峰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910402371.5
公开号：	CN110133219A
代理机构：	北京润川律师事务所
代理人：	张超;周亮
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	210015 江苏省南京市鼓楼区广州路223号
主权项：	1.一种离心场下土体冻融风蚀耦合作用模拟加载装置，其特征在于，包括模型箱(1)、热交换装置(2)及风力控制装置(3)，所述热交换装置(2)和风力控制装置(3)均设置在所述模型箱(1)的上端，所述风力控制装置(3)设置在所述热交换装置(2)下端。 2.根据权利要求1所述的离心场下土体冻融风蚀耦合作用模拟加载装置，其特征在于，所述模型箱(1)为隔热模型箱(1)，所述模型箱(1)包括有机玻璃垫块(11)、保温垫层(12)及外壳(13)，所述保温垫层(12)设置在所述外壳(13)内侧，所述保温垫层(12)设置在所述保温垫层(12)内侧。 3.根据权利要求2所述的离心场下土体冻融风蚀耦合作用模拟加载装置，其特征在于，所述模型箱(1)还包括隔热密封圈(14)，所述隔热密封圈(14)设置在有机玻璃垫块(11)与保温垫层(12)连接的位置，以及所述有机玻璃垫块(11)相邻连接的位置。 4.根据权利要求1-3任一项所述的离心场下土体冻融风蚀耦合作用模拟加载装置，其特征在于，所述热交换装置(2)包括顶盖(21)、保温填充材料(22)、半导体器件(23)、合金肋筋(24)及换热板(25)，所述半导体器件(23)设置在所述换热板(25)上端，且位于所述顶盖(21)内部；所述保温填充材料(22)设置在所述顶盖(21)内部；所述合金肋筋(24)设置在所述换热板(25)下端。 5.根据权利要求1-3任一项所述的离心场下土体冻融风蚀耦合作用模拟加载装置，其特征在于，所述风力控制装置(3)包括高性能风扇(31)、导轨系统、可调节支架，所述导轨系统固定于换热板(25)下端。 6.根据权利要求5所述的离心场下土体冻融风蚀耦合作用模拟加载装置，其特征在于，所述可调节支架包括风机高度控制孔(32)和垂直支架(33)，所述风机高度控制孔(32)设置在所述垂直支架(33)的侧壁上，所述高性能风扇(31)与所述垂直支架(33)连接，且通过螺丝与所述风机高度控制孔(32)连接。 7.根据权利要求5所述的离心场下土体冻融风蚀耦合作用模拟加载装置，其特征在于，所述导轨系统包括空轨(34)、滚珠(35)及滑块(36)，所述空轨(34)设置在所述换热板(25)内部，所述空轨(34)与所述滑块(36)相匹配，且所述滚珠(35)设置在所述滑块(36)与空轨(34)之间；所述滑块(36)下端与所述垂直支架(33)连接。 8.根据权利要求1-3任一项所述的离心场下土体冻融风蚀耦合作用模拟加载装置，其特征在于，该试验装置还包括线路安装孔(4)，所述线路安装孔(4)为柱状结构，且穿过所述热交换装置(2)，所述线路安装孔(4)用于导出模型箱(1)内的线路。 9.根据权利要求8所述的离心场下土体冻融风蚀耦合作用模拟加载装置，其特征在于，所述线路安装孔(4)内设有线路安装套(41)和保温隔热塞(42)，所述线路安装套(41)内部设有螺纹，所述保温隔热塞(42)通过螺纹与线路安装套(41)连接。 10.根据权利要求1-9任一项所述离心场下土体冻融风蚀耦合作用模拟加载装置的使用方法，包括以下步骤： 101、先确定地基土模型的相似比尺，以离心机的最大荷载及模型箱(1)的尺寸为基础，确定模拟试验的最终相似比尺； 102、根据工程现场的实际环境特征，结合步骤(101)中的相似比尺，确定冻结温度、冻结时间、融化温度、融化时间、风向、风速、风速时长及循环次数； 103、根据步骤101确定的相似比尺，在模型箱(1)中制作地基土模型，然后模型箱(1)顶部依次安装风力控制装置(3)、热交换装置(2)及线路安装孔(4)，同时调整滑块(36)和高性能风扇(31)的位置，设定好风向和风速，并将模型箱内的线路通过线路安装孔(4)导出，完成模拟加载装置的装配； 104、步骤103后，通过吊机将模拟加载装置放置到离心机吊篮中； 105、步骤104后，开启热交换装置(2)和风力控制装置(3)，调整一级半导体器件(231)、二级半导体器件(232)上施加的电流、电压及持续时间，施加正向电流，进行冻结处理； 106、步骤105后，开启热交换装置(2)和风力控制装置(3)，调整一级半导体器件(231)、二级半导体器件(232)上施加的电流、电压及持续时间，施加负向电流，进行融化处理； 107、重复步骤105和106，直至完成冻结和融化循环处理。
所属类别：	发明专利