[发明专利]一种基于气候变化模拟的特殊土研究装置

说明书

本发明公开了一种基于气候变化模拟的特殊土研究装置，所述装置包括：试验箱，设置在试验箱内部的模型箱、控温底板、降雨装置、季节太阳辐射装置和数据采集系统。其中，模型箱用于构建路基、天然场地、边坡、抗滑桩等试验模型，控温底板控制模型箱底部的温度变化，降雨装置用于控制试验箱内部的降雨量及其降雨时长，季节太阳辐射装置用于模拟试验箱内部的辐射变化，数据采集系统用于数据采集，本发明通过在模型箱内设置不同的试验模型，通过控温底板、降雨装置和季节太阳辐射装置实现在不同气候条件下特殊土内部的水分、温度、盐分等变化规律及其盐冻胀变形的研究。

技术领域

本发明涉及寒区岩土工程领域，特别是涉及一种基于气候变化模拟的特殊土研究装置。

背景技术

在寒冷地区，广泛分布着大面积的特殊土，例如冻土、盐渍土等。特殊土相比常规土而言，其性质具有一定的特殊性，主要表现为特殊土的性质与外界气候变化相关。由于外界气候发生改变，必然会引起特殊土内部的水分、温度、盐分等发生变化，进而导致修建在特殊土上部的工程建筑物出现盐胀、冻胀等一系列病害问题。为了避免寒冷地区拟建及现有工程出现盐胀及冻胀等病害问题，研究特殊土内部的水分、温度、盐分等变化规律成为当今研究的热点问题。目前多采用现场布设传感器的方式研究当前气候条件下特殊土内部的水分、温度、盐分等变化规律，而现场监测过程周期长，费用高，且仅能研究当前气候条件下特殊土内部的水分、温度、盐分等变化规律。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于气候变化模拟的特殊土研究装置，以基于气候模拟的方式实现任意气候变化条件下特殊土内部的水分、温度、盐分等变化规律及其盐冻胀变形的研究。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于气候变化模拟的特殊土研究装置，所述装置包括：试验箱，设置在试验箱内部的模型箱、控温底板、降雨装置、季节太阳辐射装置和数据采集系统；

所述模型箱的内部用于设置基于特殊土搭建的试验模型；所述特殊土包括冻土和盐渍土，所述试验模型包括路基模型、天然场地模型、边坡模型和抗滑桩模型；

所述控温底板设置在所述模型箱内部的底面上；

所述降雨装置设置在所述模型箱的上部；

所述季节太阳辐射装置设置在所述试验箱内部的顶面上；

所述数据采集系统用于采集所述试验模型的性质参数；所述性质参数至少包括所述试验模型内部的温度、水分含量、盐分含量、热通量和盐冻胀变形以及所述试验模型上表面的辐射分量和表层温度。

可选的，所述试验箱的侧面、顶面和底面均为保温墙体，所述试验箱的侧面的保温墙体上设置有门和观察窗。

可选的，所述试验箱内部还设置有风机，所述试验箱外部设置有与所述风机相连接的压缩机；所述风机和所述压缩机用于调节所述试验箱内的气温。

可选的，所述模型箱的侧面由方钢支架和设置在所述方钢支架上的真空绝热板组成；所述方钢支架由不同尺寸的方钢组装而成；

所述模型箱的底面为真空绝热板。

可选的，所述控温底板包括成阵列排列的多个控温单元，每个所述控温单元均由铜管盘制而成；

在铜管延伸方向上的相邻两个所述控温单元之间采用U型接头连接，在铜管延伸方向的垂直方向上的相邻两个所述控温单元之间采用I型接头连接。

可选的，所述数据采集系统包括设置在所述模型箱内部的温度-湿度-盐分一体式传感器和热通量传感器；

所述数据采集系统还包括设置在所述模型箱的顶部的横梁上的辐射传感器、地表红外测温仪和三维多点位移动态测量仪；

所述数据采集系统还包括数据采集器；