[发明专利]侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验装置和方法

权利要求书

1.一种侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验装置，包括模型箱(1)，模型箱(1)是由侧板(22)、正面板(11)、挡板(19)和背面板(21)首尾相接围绕成的立方箱体，模型箱(1)的底部是底板(24)，顶部敞口，其特征在于：还包括降雨模拟系统和侧向非均匀加载系统，降雨模拟系统安装在模型箱(1)的顶部，侧向非均匀加载系统由位于模型箱(1)外的液压设备(5)、油缸支座(6)以及位于模型箱(1)内的压板(2)组成，液压设备(5)通过压力胶管(35)与油缸支座(6)连接，油缸支座(6)安装在侧板(22)的外壁上，油缸支座(6)上的活塞(37)穿过侧板(22)伸入模型箱(1)内与压板(2)的上端铰接，压板(2)的下端与连杆支座(4)铰接，连杆支座(4)安装在侧板(22)的下端，连杆支座(4)和活塞(37)均与压板(2)的同一面铰接并牵拉压板(2)，使压板(2)面向挡板(19)呈倾斜状置于模型箱(1)内，压板(2)与挡板(19)相对的一面均匀间隔固定有多个电阻式微型土压力计(20)，电阻式微型土压力计(20)连接着电阻应变测试仪(23)；所述底板(24)上焊接着立方形的金属框架(12)，侧板(22)、正面板(11)、挡板(19)和背面板(21)固定贴合在金属框架(12)的四个面，四个板与金属框架(12)之间的缝隙采用密封胶填充，正面板(11)和背面板(21)之间设有竖向支撑(7)，竖向支撑(7)焊接在金属框架(12)上，所述正面板(11)采用钢化玻璃制成，在正面板(11)上设有坐标网格(13)；所述降雨模拟系统包括槽钢(15)、降雨支架(16)、供水管路(18)、水箱(40)、电磁管路开关(41)、稳压器(42)、水表(43)以及电动流量调节阀(44)；槽钢(15)通过螺栓固定扣在金属框架(12)的顶部，降雨支架(16)焊接在槽钢(15)的背面，供水管路(18)固定设置在降雨支架(16)顶部，供水管路(18)上等间距开设有若干个喷孔(38)，供水管路(18)的末端连接着水泵(39)，水泵(39)伸入水箱(40)内，电磁管路开关(41)、稳压器(42)、水表(43)以及电动流量调节阀(44)依次串接在供水管路(18)上，电磁管路开关(41)设在靠近水泵(39)一端；所述液压设备(5)包括油箱(28)和安装在油缸支座(6)上的油缸(36)，油缸(36)通过压力胶管(35)连接着方向控制阀(34)，方向控制阀(34)和油箱(28)之间设有两条管线，分别是进油管线(14)和回油管线(17)，进油管线(14)上依次串接着粗滤油器(26)、油泵(27)、单向阀(30)、压力表(33)，粗滤油器(26)安装在油箱(28)的出口，单向阀(30)安装在油泵(27)出口，油泵(27)还连接着电动机(29)，回油管线(17)上串接着滤油器(31)，滤油器(31)的入口与进油管线(14)之间连接有溢流阀(32)。

2.如权利要求1所述的侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验装置，其特征在于：所述降雨支架(16)是由多根竖直方钢和多根水平方钢通过螺栓连接组成，其中竖直方钢成对且垂直焊接在槽钢(15)的背面，且每一根竖直方钢沿其长度方向开设有多个小孔，水平方钢插接在每一对竖直方钢上的小孔内，供水管路(18)固定在水平方钢上。

3.如权利要求1所述的侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验装置，其特征在于：所述模型箱(1)的底板(24)上安装有万向轮(8)，底板(24)上还开设有排水孔(25)，排水孔(25)连接有排水管，排水管内安装滤网(9)，排水管的末端安装排水开关(10)。

4.如权利要求1所述的侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验装置，其特征在于：所述压板(2)与侧板(22)、正面板(11)和背面板(21)接触处均设有密封圈(3)。

5.一种侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验方法，其特征在于：首先将边坡模型(45)置于模型箱(1)内，开启电磁管路开关(41)，通过电动流量调节阀(44)调节控制降雨量，开设降雨试验；然后开启电动机(29)，通过压板(2)对边坡模型(45)进行侧向非均匀加载，电阻式微型土压力计(20)采集压力并将压力数据传输给电阻应变测试仪(23)，降雨试验结束，关闭电磁管路开关(41)；最后打开排水开关(10)，排出模型箱(1)内的积水。