[发明专利]降雨模拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及降雨模拟系统，特别是涉及一种离心场降雨模拟系统。

背景技术

滑坡灾害具有发生频率高、分布范围广、损失严重等特点，在世界上的许多地方都对生命和财产造成严重威胁。边坡失稳有可能是由于人为因素所诱发，如斜坡负荷太重或由于建筑活动对趾部进行切割，但是有很多边坡失稳的根本原因是由于降雨，在降雨过程中，地表水进入岩土体增加了坡体的自重，增大了孔隙水压力，使处于极限平衡状态的坡体产生滑动；降雨由地表进入地下，转变成为地下水，浸泡软化滑动面，降低了坡体的抗剪强度；坡体多次的干湿交替变化导致岩土体开裂，产生大量的节理裂隙。

国内外许多学者对降雨与滑坡的关系进行了很多有效的探索，他们采用不同的方法或模型来研究某个区域滑坡产生时雨强或降雨持续时间的临界值，在一定程度上说明了降雨与滑坡之间的关系，从不同的角度探讨了降雨对滑坡的作用，为深入开展降雨型滑坡的研究奠定了良好的基础。

离心模型试验因为能够实现模型与原型应力应变相同，变形相似，在边坡稳定性问题中得到了较为广泛的应用。目前，有不少学者利用离心模型试验进行探索，开发了相应的降雨模拟系统。传统的离心场降雨模拟系统主要采用喷头供水对降雨进行模拟，但是喷头模拟很难实现整个坡面降雨的均匀性，同时离心模型实验过程中，降雨受到离心机高速旋转导致的科氏力、高风速等多种因素的干扰，使得降雨很难覆盖整个坡体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种降雨模拟系统，能够实现使降雨覆盖整个坡体并保证坡面降雨的均匀性。

一种降雨模拟系统，包括：供水系统、加压系统、降雨器及模型箱，供水系统为降雨器进行补水，加压系统控制降雨器内的压力，所述降雨器的宽度大于模型箱的宽度，该模型箱具有切成边坡形状的边壁。

进一步地，所述供水系统包括水箱、连接水箱与降雨器的输水管及安装于输水管上的电磁阀及流量计。

进一步地，所述加压系统包括空压机、连接空压机与降雨器的加压管及安装于加压管上的调节阀及压力表。

进一步地，所述降雨器具有底部、边框及顶盖，该底部包括底梁、钢丝网及半透性布，钢丝网位于半透性布与底梁之间。

进一步地，所述半透性布与降雨器的边框通过玻璃胶密封。

进一步地，所述降雨器还包括安装于降雨器中部的拉杆。

进一步地，所述降雨器的顶盖上开设有与加压系统连通的进气口及与供水系统连通的进水口。

进一步地，所述模型箱的边壁上开设有U型槽。

进一步地，所述降雨模拟系统还包括设置于降雨器与模型箱边壁之间的防风结构。

进一步地，所述防风结构由塑料制成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

降雨器的宽度远大于模型箱的宽度，即使在降雨器降雨的偏斜量较大的时候也可以保证模型箱的边坡表面完全受雨。模型箱的有机玻璃边壁切成边坡的形状，可以避免雨水在降落过程中发生倾斜而被两侧边壁挡住，使得边坡表面能够均匀的受雨。此外，在模型箱两侧的有机玻璃边壁顶部内侧切割的U型槽可以使降落的雨水沿着槽流至模型箱外侧，而不会流到边坡上。

附图说明

图1是本发明实施例的降雨模拟系统的主视图。

图2是本发明实施例的降雨模拟系统的部分结构的侧视图。

图3是本发明实施例的降雨模拟系统的降雨器的侧视图。

图4是本发明实施例的降雨器中底梁的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参照图1，示出了本发明一种降雨模拟系统100，包括供水系统10、加压系统30、降雨器50、模型箱70及防风结构90。

请同时参阅图2，供水系统10包括水箱11、输水管13、电磁阀15及流量计17。水箱11通过输水管13与降雨器50连接。电磁阀15及流量计17安装于输水管13上。电磁阀15用于控制水箱11对降雨器50的补水，流量计17用于测量注水流量和总量。在离心机运转的过程中，根据需要打开电磁阀15，在离心力作用下水通过输水管13进入降雨器50中。流量计17装在离心机主轴附近，减小离心力对流量计的影响。