一種模擬水庫消落帶水位升降產(chǎn)生的干濕循環(huán)作用對庫岸邊坡巖體影響的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖土力學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域中一種模擬水庫消落帶水位升降產(chǎn)生的干濕循環(huán)作用對庫岸邊坡巖體影響的裝置和方法。
技術(shù)背景
[0002]大量庫岸邊坡的穩(wěn)定性問題需要了解庫岸消落帶水-巖作用機(jī)理，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備模擬條件不真實(shí)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差較大，不利于開展后續(xù)研究，現(xiàn)有的研究方法受試驗(yàn)裝置的影響，多注重定性分析研究，對巖石表面連續(xù)變化的定量研究相當(dāng)薄弱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種模擬庫岸消落帶水-巖作用機(jī)理的實(shí)驗(yàn)裝置及方法，通過模擬不同水流速度、水壓狀態(tài)，及干濕循環(huán)不同周期，實(shí)現(xiàn)更加精確的實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)變量可控性更高，便于后續(xù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究的進(jìn)行。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種模擬水庫消落帶水位升降產(chǎn)生的干濕循環(huán)作用對庫岸邊坡巖體影響的裝置包括試驗(yàn)箱，及設(shè)在試驗(yàn)箱內(nèi)的試樣托架，螺旋桿一端與試驗(yàn)箱外的電機(jī)機(jī)械連接、另一端伸入試驗(yàn)箱內(nèi)，螺旋桿上設(shè)有風(fēng)葉輪；
所述試驗(yàn)箱上端設(shè)有進(jìn)氣管、排氣閥、加巖孔，加巖孔上設(shè)有頂蓋，所述試驗(yàn)箱下端設(shè)有排水口 ；
所述的試樣托架包括試樣支桿、巖樣板，巖樣板通過試樣支桿的支撐設(shè)置在試驗(yàn)箱內(nèi)，試樣支桿至少由兩根短桿組成，短桿一端設(shè)有螺旋突起一端設(shè)有螺紋孔，相鄰的短桿的螺旋突起能固定在螺紋孔中；
所述試驗(yàn)箱內(nèi)設(shè)水流加熱器。
[0005]進(jìn)一步講，螺旋桿垂直于巖樣板、且從巖樣板穿過。
[0006]進(jìn)一步講，在所述試驗(yàn)箱側(cè)面設(shè)有通風(fēng)孔，通風(fēng)孔與鼓風(fēng)機(jī)連通。
[0007]進(jìn)一步講，一種模擬庫岸消落帶水-巖作用機(jī)理的實(shí)驗(yàn)裝置還包括控制器，控制器分別與進(jìn)氣閥、排水閥、水流加熱器、鼓風(fēng)機(jī)連接。
[0008]進(jìn)一步講，一種模擬庫岸消落帶水-巖作用機(jī)理的實(shí)驗(yàn)裝置還包括控制器、濕度感應(yīng)器、溫度感應(yīng)器，控制器分別與進(jìn)氣閥、排氣閥、排水閥、水流加熱器、鼓風(fēng)機(jī)連接，濕度感應(yīng)器、溫度感應(yīng)器向控制器輸送數(shù)據(jù)；
濕度感應(yīng)器、溫度感應(yīng)器設(shè)在試驗(yàn)箱內(nèi)。
[0009]一種模擬水庫消落帶水位升降產(chǎn)生的干濕循環(huán)作用對庫岸邊坡巖體影響的方法包括第一次巖樣濕環(huán)境試驗(yàn)--第一次巖樣干環(huán)境試驗(yàn)--第二次巖樣濕環(huán)境試驗(yàn)--
第二次巖樣干環(huán)境試驗(yàn):
所述第一次巖樣濕環(huán)境試驗(yàn)，將巖樣放入試驗(yàn)箱中，在試驗(yàn)箱中加入水，使巖樣全部浸入水中，并通過螺旋桿上的風(fēng)葉輪使試驗(yàn)箱中的水循環(huán)流動； 所述第一次巖樣干環(huán)境試驗(yàn)，完成第一次巖樣濕環(huán)境試驗(yàn)后，將試驗(yàn)箱中的水排凈，并啟動加熱設(shè)備或/和吹風(fēng)設(shè)備對試驗(yàn)箱內(nèi)的巖樣進(jìn)行去濕處理，可以根據(jù)試驗(yàn)的目的，冋時(shí)啟動加熱設(shè)備和吹風(fēng)設(shè)備，或是只啟動加熱設(shè)備，或是只啟動吹風(fēng)設(shè)備；
所述第二次巖樣濕環(huán)境試驗(yàn)，完成第一次巖樣干環(huán)境試驗(yàn)后，重新在試驗(yàn)箱中加入水，使巖樣全部浸入水中，并通過螺旋桿上的風(fēng)葉輪使試驗(yàn)箱中的水循環(huán)流動；
所述第二次巖樣干環(huán)境試驗(yàn)，完成第二次巖樣濕環(huán)境試驗(yàn)后，將試驗(yàn)箱中的水排凈，并啟動加熱設(shè)備或/和吹風(fēng)設(shè)備對試驗(yàn)箱內(nèi)的巖樣進(jìn)行去濕處理，可以根據(jù)試驗(yàn)的目地，冋時(shí)啟動加熱設(shè)備和吹風(fēng)設(shè)備，或是只啟動加熱設(shè)備，或是只啟動吹風(fēng)設(shè)備。
[0010]進(jìn)一步講，一種模擬水庫消落帶水位升降產(chǎn)生的干濕循環(huán)作用對庫岸邊坡巖體影響的方法還包括重復(fù)第一次巖樣濕環(huán)境試驗(yàn)--第一次巖樣干環(huán)境試驗(yàn)--第二次巖樣濕環(huán)境試驗(yàn)一一第二次巖樣干環(huán)境試驗(yàn)至第N次巖樣濕環(huán)境試驗(yàn)或第N次巖樣干環(huán)境試驗(yàn)，N大于3。
[0011]進(jìn)一步講，一種模擬水庫消落帶水位升降產(chǎn)生的干濕循環(huán)作用對庫岸邊坡巖體影響的方法還包括所述成像記錄步驟，在試驗(yàn)箱內(nèi)部或外部設(shè)置一個攝像儀，并對準(zhǔn)巖樣的某一面，實(shí)時(shí)記錄當(dāng)?shù)谝淮螏r樣濕環(huán)境試驗(yàn)一第一次巖樣干環(huán)境試驗(yàn)一第二次巖樣濕環(huán)境試驗(yàn)一第二次巖樣干環(huán)境試驗(yàn)……至第N次巖樣濕環(huán)境試驗(yàn)或第N次巖樣干環(huán)境試驗(yàn)全部過中巖樣表面的變化圖像。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可操作性強(qiáng)、試驗(yàn)數(shù)值精確度高，可以精確的模擬不同周期的干濕循環(huán)(通過風(fēng)速或是溫度變化控制從濕到干間隔時(shí)間，從而控制干濕循環(huán)的周期)，水速\水壓等變化的情況也可以進(jìn)行充分模擬，特別適用于等對比例模擬大江水庫泄洪槽附近消落帶水-巖作用機(jī)理研究。
【附圖說明】
[0013]
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]如圖1為模擬庫岸消落帶水-巖作用機(jī)理的實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]如圖2為模擬庫岸消落帶水-巖作用機(jī)理的實(shí)驗(yàn)裝置控制示意圖。
[0016]如圖3為模擬庫岸消落帶水-巖作用機(jī)理的實(shí)驗(yàn)裝置優(yōu)選控制示意圖。
[0017]如圖4為模擬庫岸消落帶水-巖作用機(jī)理的實(shí)驗(yàn)裝置另一優(yōu)選控制示意圖。
[0018]如圖5為模擬庫岸消落帶水-巖作用機(jī)理的方法步驟圖。
[0019]如圖6為模擬庫岸消落帶水-巖作用機(jī)理的方法優(yōu)選步驟圖。
[0020]如圖中:I蓋板，2實(shí)驗(yàn)儀殼體，3底座，4計(jì)時(shí)器，5金屬桿孔，6頂蓋，7進(jìn)氣管，8排水口，9壓力表，10螺旋桿，11風(fēng)葉輪，12試樣支桿，13巖樣板，14排氣閥，15電機(jī)，16氣壓設(shè)備，17凹槽，18控制器，19卡扣，20巖樣，21濕度感應(yīng)器，22溫度感應(yīng)器，23進(jìn)氣閥，24排水閥，25水流加熱器，26鼓風(fēng)機(jī)，27通風(fēng)孔。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1中，一種模擬庫水壓力狀態(tài)下水-巖作用機(jī)理實(shí)驗(yàn)儀裝置包括試驗(yàn)箱，及設(shè)在試驗(yàn)箱內(nèi)的試樣托架，螺旋桿10 —端與試驗(yàn)箱外的電機(jī)15機(jī)械連接、另一端伸入試驗(yàn)箱內(nèi)，螺旋桿10上設(shè)有風(fēng)葉輪11，試驗(yàn)時(shí)通過電機(jī)15帶動螺旋桿10和風(fēng)葉輪11整體定向旋轉(zhuǎn)，在試驗(yàn)箱側(cè)面設(shè)有通風(fēng)孔27，通風(fēng)孔27與鼓風(fēng)機(jī)26連通，試驗(yàn)箱內(nèi)設(shè)水流加熱器25。
[0022]優(yōu)選的，螺旋桿10垂直于巖樣板13、且從巖樣板13穿過。
[0023]試驗(yàn)箱由蓋板1、底座3、實(shí)驗(yàn)儀殼體2組成，形成一個密封的箱體，在蓋板1、底座3上分設(shè)有凹槽17，實(shí)驗(yàn)儀殼體2兩端分設(shè)在凹槽17，以增加試驗(yàn)箱的密閉性能，試驗(yàn)箱上端設(shè)有進(jìn)氣管7、排氣閥14、加巖孔，試驗(yàn)箱下端設(shè)有排水口 8，進(jìn)氣管7上帶有氣壓表9隨時(shí)試驗(yàn)箱內(nèi)氣壓，進(jìn)氣管7端部與氣壓設(shè)備16相連，調(diào)節(jié)試驗(yàn)箱內(nèi)氣壓，頂蓋I上同時(shí)設(shè)有排氣閥14，當(dāng)試驗(yàn)箱內(nèi)氣壓超過實(shí)驗(yàn)值時(shí)排氣閥14排氣，當(dāng)氣壓不足時(shí)，可通過氣壓設(shè)備16加壓，觀察氣壓表9數(shù)值變化。排水口 8可在實(shí)驗(yàn)做完后方便排水。加巖孔上設(shè)有頂蓋6，頂蓋6上表面設(shè)有金屬桿孔5，工作時(shí)，頂蓋6金屬桿插入頂蓋6金屬桿孔5，利用杠桿原理，可將頂蓋6擰開。金屬桿4和金屬桿孔5設(shè)置為粗細(xì)不等的可保證更容易擰開頂蓋6以及更安全。
試樣托架包括試樣支桿12、巖樣板13，巖樣板13通過試樣支桿12的支撐設(shè)置在試驗(yàn)箱內(nèi)，工作時(shí)，試樣托架層間高度及總高度可根據(jù)巖樣20高度進(jìn)行選擇。
[0024]如圖2中，一種模擬庫岸消落帶水-巖作用機(jī)理的實(shí)驗(yàn)裝置還包括控制器18，控制器18分別與進(jìn)氣閥23、排水閥24、水流加熱器25、鼓風(fēng)機(jī)26、電機(jī)15連接，工作時(shí)，控制器18根據(jù)預(yù)選設(shè)定的程序或是人工指令，啟動進(jìn)氣壓閥23向試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)氣，或是啟動排水閥24排出試驗(yàn)箱內(nèi)水，或是啟動水流加熱器25對試驗(yàn)箱進(jìn)行加熱和/或啟動鼓風(fēng)機(jī)26向試驗(yàn)箱通入氣體，或是啟動電機(jī)15驅(qū)動螺旋桿10旋轉(zhuǎn)，控制試驗(yàn)箱內(nèi)的水流速度。
[0025]如圖3中，一種模擬庫岸消落帶水-巖作用機(jī)理的實(shí)驗(yàn)裝置還包括控制器18、濕度感應(yīng)器21、溫度感應(yīng)器22，濕度感應(yīng)器21、溫度感應(yīng)器22設(shè)在試驗(yàn)箱內(nèi)，控制器18分別與進(jìn)氣閥23、排水閥24、水流加熱器25、鼓風(fēng)機(jī)26、電機(jī)15連接，工作時(shí)，控制器18根據(jù)預(yù)選設(shè)定的程序或是人工指令及濕度感應(yīng)器21、溫度感應(yīng)器22實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，啟動進(jìn)氣壓閥23向試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)氣，或是啟動排水閥24排出試驗(yàn)箱內(nèi)水，或是啟動水流加熱器25對試驗(yàn)箱進(jìn)行加熱和/或啟動鼓風(fēng)機(jī)26向試驗(yàn)箱通入氣體，或是啟動電機(jī)15驅(qū)動螺旋桿10旋轉(zhuǎn)，控制試驗(yàn)箱內(nèi)的水流速度。
[0026]如圖4中，一種模擬庫岸消落帶水-巖作用機(jī)理的實(shí)驗(yàn)裝置還包括控制器18、計(jì)時(shí)器4，控制器18分別與進(jìn)氣閥23、排水閥24、水流加熱器25、鼓風(fēng)機(jī)26、電機(jī)15連接，計(jì)時(shí)器4與控制器18連接，工作時(shí)計(jì)時(shí)器4計(jì)時(shí)，并將計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)輸入控制器18，控制器18根據(jù)先前設(shè)置的程序按時(shí)啟動進(jìn)氣閥23、排水閥24、水流加熱器25、鼓風(fēng)機(jī)26、電機(jī)15。
[0027]如圖5中，一種模擬水庫消落帶水位升降產(chǎn)生的干濕循環(huán)作用對庫岸邊坡巖體影響的方法包括第一次巖樣濕環(huán)境試驗(yàn)--第一次巖樣干環(huán)境試驗(yàn)--第二次巖樣濕環(huán)境試驗(yàn)--第二次巖樣干環(huán)境試驗(yàn)......第二十八次巖樣干環(huán)境試驗(yàn):
第一次巖樣濕環(huán)境試驗(yàn)，將巖樣放入試驗(yàn)箱中，在試驗(yàn)箱中加入水，使巖樣全部浸入水中，并通過螺