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原文传递一种模拟红土坝体溃决的土壤力学特性检测装置及方法

专利名称：	一种模拟红土坝体溃决的土壤力学特性检测装置及方法
摘要：	本发明涉及一种模拟红土坝体溃决的土壤力学特性检测装置及方法，属于岩土工程领域。本发明包括主体箱，主箱体的上表面为敞口，底面设置有多个放水管，主箱体的一侧面外壁上从上至下设置有进气管和注水管，其内壁设置有加热栅板，加热栅板上开设有散热槽，加热栅板和主箱体的侧面内壁之间设置有散热空腔，注水管通过多个分流管连通至主箱体内，进气管通过多个分支管和散热空腔相连通；传感器支架组合固定在主体箱内且与加热栅板相对，定距标板通过滑动底座固定在主体箱内，且位于传感器支架组合和加热栅板之间。本发明利用红土坝体内嵌入传感器，配合水流冲刷和气体吹风对红土坝体进行溃决模拟，对坝体内部土壤的压力和孔隙水压力进行了准确检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	云南;53
申请人：	昆明理工大学
发明人：	李锐华;张祖莲;袁强;唐诗;李建华
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910308407.3
公开号：	CN110045088A
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	650093 云南省昆明市五华区学府路253号
主权项：	1.一种模拟红土坝体溃决的土壤力学特性检测装置，其特征在于：包括主体箱（1）、传感器支架组合（2）、滑动底座（3）、定距标板（4）、进气管（5）、注水管（6）和加热栅板（7），所述主箱体（1）的上表面为敞口，底面设置有多个放水管，主箱体（1）的一侧面外壁上从上至下设置有进气管（5）和注水管（6），其内壁设置有加热栅板（7），加热栅板（7）上开设有散热槽，加热栅板（7）和主箱体（1）的侧面内壁之间设置有散热空腔，注水管（6）通过多个分流管连通至主箱体内，进气管（5）通过多个分支管和散热空腔相连通；所述传感器支架组合（2）固定在主体箱（1）内且与加热栅板（7）相对，所述传感器支架组合（2）由多个传感器支架呈矩阵排列而成，所述传感器支架由固定环（8）、卡线槽（9）、螺旋调节管（10）、卡线夹（11）、磁铁（12）和四个支撑臂（13）组成，四个支撑臂（13）均匀固定在固定环（8）外侧，所述支撑臂（13）上开有卡线槽（9），卡线夹（11）置于支撑臂（13）上且和卡线槽（9）相邻，所述支撑臂（13）的末端设置有磁铁（12），相邻的两个传感器支架之间通过磁铁（12）吸附连接，所述螺旋调节管（10）通过螺纹连接固定在固定环（8）的内圈，螺旋调节管（10）的末端设置有用于安装传感器的夹口，所述螺纹调节管（10）上设置有旋转拨板；所述定距标板（4）通过滑动底座（3）固定在主体箱（1）内，且位于传感器支架组合（2）和加热栅板（7）之间，两个滑动底座（3）分别设置于主体箱（1）的顶部两侧，所述滑动底座（3）的底部开设有滑动卡槽（19），滑动卡槽（19）卡置于主体箱（1）顶部侧壁上，滑动底座（3）的上方固定有偏转板（16），偏转板（16）为弧形板，偏转板（16）上等距开设有多个定位槽，所述滑动底座（3）上开有贯穿孔，支撑杆（17）的两端分别从两个滑动底座（3）上的贯穿孔穿出，支撑杆（17）的末端与竖直的传动臂（20）的一端相连，悬置臂（21）垂直固定在传动臂（20）的另一端，且位于偏转板（16）的上方，所述悬置臂（21）上开设有安装孔，卡销（22）穿过悬置臂（21）上的安装孔置于下方偏转板（16）上对应的定位槽内，所述支撑杆（17）上轴向开设有贯穿的夹板槽（18），定距标板（4）固定在夹板槽（18）内。 2.根据权利要求1所述的模拟红土坝体溃决的土壤力学特性检测装置，其特征在于：所述加热栅板（7）上开设有两组散热槽，且上下分布，每组散热槽由至少八个散热槽组成，且从中间分为两部分，所述散热槽为斜槽，且每组散热槽中的两部分倾斜方向相反。 3.根据权利要求1所述的模拟红土坝体溃决的土壤力学特性检测装置，其特征在于：所述主体箱（1）的两侧内壁对应位置上设置有竖直的金属边条（15），所述金属边条（15）的两侧分别设置有限位卡条（14），所述传感器支架组合（2）两侧的磁铁（12）分别和主体箱（1）两侧内壁上的金属边条（15）吸附连接。 4.根据权利要求1所述的模拟红土坝体溃决的土壤力学特性检测装置，其特征在于：所述定距标板（4）的长度大于主体箱（1）的高度。 5.一种利用如权利要求1-4中任意一项所述装置进行土壤力学特性检测的方法，其特征在于：包括如下步骤： Step1确定坝体模型（23）的尺寸，根据坝体模型（23）的坡面斜度调节定距标板（4）的斜度将卡销（22）从定位槽内拔出，然后在主体箱（1）内偏转定距标板（4），使定距标板（4）斜度和模型（23）的坡面斜度一致，定距标板（4）通过支撑杆（17）带动传动臂（20）和悬置臂（21）偏转，然后将悬置臂（21）上的卡销（22）插入下方对应的定位槽内进行固定； Step2调整定距标板（4）和传感器支架，对传感器支架上的传感器的位置进行设定并制作坝体模型（23）将土压力传感器和孔隙水压力传感器卡在螺旋调节管（10）上，然后向传感器支架组合（2）方向滑动滑动底座（3），直至定距标板（4）靠近传感器支架组合（2），通过旋转螺旋调节管（10）调整传感器伸出固定环（8）的长度，使传感器与定距标板（4）相贴合，再反向滑动滑动底座（3），使定距标板（4）远离传感器支架组合（2）移动至坝体模型（23）的坡面位置，然后向传感器支架组合（2）所靠近的主体箱（1）侧面和定距标板（4）之间放入红土制作坝体模型（23）； Step3对坝体模型（23）进行注水和风干，模拟库水位上升和下降时的增湿、脱湿过程坝体模型（23）制作完成后，静置24h，然后进行干湿循环试验，将定距标板（4）松开后向上转动从主体箱（1）内脱出，将注水管（6）和外部水管相连接，将进气管（5）和外部热风管道相连接，先通过注水管（6）向主体箱（1）内注水，通过注水管（6）对模型底部注水模拟库水位上升引起的增湿过程，主体箱（1）内水位逐渐上升，当水位升高至一定高度时，浸泡坝坡24h，然后通过主体箱（1）底部的多个放水管对主体箱（1）内进行放水，放水完毕后，通过进气管（5）向主体箱（1）内输送热风，热风经加热栅板（7）分散后对坝体吹风24h，通过反复的注水、放水风干模拟库水位升降引起的干湿循环过程，通过传感器观测每次库水位上升的增湿过程、库水位下降的脱湿过程中坝体内各层的土压力、孔隙水压力的变化。 6.根据权利要求5所述的土壤力学特性检测的方法，其特征在于：所述步骤（2）中坝体模型（23）的制备如下： 1）将红土自然风干，风干含水率为3-5%，过5mm 筛，取小于5mm 的红土配制成含水率28.0%的红土样； 2）然后铺设步骤1中的红土样，采用人工分层击实法制作，制作过程中，在主体箱（1）内壁画好刻度线，控制红土干密度为1.30g /cm3，根据坝体模型（23）尺寸平均分多层铺土，根据每层用土量，称取步骤1中的红土样，按坝体模型（23）尺寸均匀铺在主体箱（1）内，用木槌击实至刻度线满足要求，且坝体模型（23）的坡面和定距标板（4）贴合，用小刀刨毛表面，进行下一层铺土击实，直至完成多层击实。
所属类别：	发明专利