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原文传递模拟气候环境下路基路面多物理场参数变化装置及方法

专利名称：	模拟气候环境下路基路面多物理场参数变化装置及方法
摘要：	本发明公开了一种模拟气候环境下路基路面多物理场参数变化装置及方法，包括环境箱、空气调节系统和模型箱三部分；环境箱内依次分为第一气室、气候作用区和第二气室；第一气室与第二气室之间通过风道连通，第一气室、风道、气候作用区和第二气室共同构成闭合空气流通通道；在第一气室与气候作用区的隔离板上有第一风扇；在第二气室与气候作用区的隔离板上有第二风扇；气候作用区内安装有降雨模拟系统、太阳辐射模拟系统、环境监测传感器；空气调节系统与进气端与第一气室相连，出气端与所述的第二气室相连；模型箱设置在环境箱下方与模型箱相连，且与气候作用区连通；模型箱用于盛放模型并使模型上表面直接受到气候作用区的模拟环境作用。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东大学
发明人：	蒋红光;杨晨君;姚占勇;包佳佳;黄贝贝;梁明;张吉哲
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910753270.2
公开号：	CN110441225A
代理机构：	济南圣达知识产权代理有限公司
代理人：	赵敏玲
分类号：	G01N17/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N17
申请人地址：	250061山东省济南市历下区经十路17923号
主权项：	1.模拟气候环境下路基路面多物理场参数变化装置，其特征在于，包括环境箱、空气调节系统和模型箱三部分；所述的环境箱内依次分为第一气室、气候作用区和第二气室；所述的第一气室与第二气室之间通过风道连通，第一气室、风道、气候作用区和第二气室共同构成闭合空气流通通道；在所述的第一气室与气候作用区的隔离板上有第一风扇；在在所述的第二气室与气候作用区的隔离板上有第二风扇；所述的气候作用区内安装有降雨模拟系统、太阳辐射模拟系统、环境监测传感器；所述的空气调节系统的进气端与第一气室相连，出气端与所述的第二气室相连；所述的模型箱设置在环境箱下方与模型箱相连，且与所述的气候作用区连通；所述模型箱用于盛放模型并使模型上表面直接受到气候作用区的模拟环境作用。 2.如权利要求1所述的模拟气候环境下路基路面多物理场参数变化装置，其特征在于，在第一气室、第二气室的底部分别设有一个通风管接口，用于连接空气调节系统。 3.如权利要求1所述的模拟气候环境下路基路面多物理场参数变化装置，其特征在于，所述的降雨模拟系统包含雾化喷头、进水管和流量计；其中雾化喷头共两个，左右对称布置，能够将压力水雾化喷出模拟降雨过程，并保证喷洒范围完全覆盖整个模型箱的上表面；所述的进水管一端连接喷头，另一端连接自来水水源，为喷头提供压力水；流量计安装在总进水管上，便于控制和调节进水量的大小。 4.如权利要求1所述的模拟气候环境下路基路面多物理场参数变化装置，其特征在于，所述的太阳辐射模拟系统包含辐射源和反光罩；其中辐射源模拟日光源，其辐射光谱能量分布与阳光相接近，模拟户外真实的日照条件；反光罩将辐射源产生的辐射均匀反射，从而保证辐照的均匀性。 5.如权利要求1所述的模拟气候环境下路基路面多物理场参数变化装置，其特征在于，所述的环境监测传感器为五要素传感器；传感器整体置于辐射防护罩内，能同时测量大气温度、大气湿度、风速、风向、气压。 6.如权利要求1所述的模拟气候环境下路基路面多物理场参数变化装置，其特征在于，所述的空气调节系统包括通风管和空调箱，所述的通风管分为送风管和回风管，分别将第一气室内的空气送入空调箱和把空调箱输出的气体送回第二气室；所述的空调箱包含空气温度和湿度调节功能，能够对输入的气体进行降温、加热或除湿。 7.如权利要求1所述的模拟气候环境下路基路面多物理场参数变化装置，其特征在于，所述的模型箱为隔热板制成。 8.如权利要求1所述的模拟气候环境下路基路面多物理场参数变化装置，其特征在于，所述的模型箱包括主箱体、连接构件、温湿度传感器、张力计、弯曲元探头、LVDT位移传感系统和排水孔；所述的主箱体通过连接构件与所述的环境箱相连；所述的温湿度传感器分层安装于模型箱前壁；实时监测模型各层的温度和湿度。所述的张力计分层安装于模型箱后壁；实时监测模型各层的基质吸力。所述的弯曲元探头分层安装于模型箱的前、后壁；实时监测模型各层的剪切模量。所述的LVDT位移传感系统包含波纹管和卡环基座，其中波纹管底端锚固在模型箱的下底中心处；波纹管上有4个卡环基座，分别埋置于每个层位交界面处，随着各层土体共同升降以实时监测模型各层的沉降变形；所述的排水孔分层分布于模型箱的左、右壁；通过设置水平的排水通道来控制样品各层的排水。 9.如权利要求1所述的模拟气候环境下路基路面多物理场参数变化装置，其特征在于，所述的模型箱在制作模型时共分五层填筑，由上而下依次对应路面结构、上路床、下路床、上路堤和下路堤。 10.利用权利要求1-9任一所述的模拟气候环境下路基路面多物理场参数变化装置进行模拟试验方法，其特征在于，如下：安装整个装置；调研所模拟地区的气象资料，明确主要气象参数的取值范围作为室内模拟的依据。通过调节第一风扇、第二风扇的转速控制环境箱内风速大小；通过空气调节系统调节环境箱内气温、降低空气湿度；通过降雨模拟系统来模拟降水过程并增加空气湿度；通过调节太阳辐射模拟系统控制辐照强度和时长；通过环境监测传感器实时监测和控制各气象参数，从而确保模拟气候环境接近真实情况；通过温湿度传感器实时监测样品各层的温度和湿度；通过张力计实时监测样品各层的基质吸力；通过弯曲元探头实时监测样品各层的剪切模量；通过LVDT位移传感系统实时监测样品各层的沉降变形；通过排水孔控制样品各层的排水条件；采集模拟气候环境下路基路面各层的各项参数。 9)分析采集到的各项路基路面参数的演化规律，探究道路各层的长期服役状态。
所属类别：	发明专利