[发明专利]一种测试降雨过程中冻土边坡入渗量的装置

说明书

技术领域

本发明属于土木工程设备领域，特别涉及一种测试降雨过程中冻土边坡入渗量的装置。

背景技术

青藏高原多年冻土在秋末时的季节融化深度最大，同时在降雨的诱发作用下，冻土边坡常常在这个时期出现失稳。暖季降雨入渗致使多年冻土冻融交界面的含水量增加、基质吸力降低、抗剪强度降低、融化深度加大，从而导致边坡失稳。

随着冻土区建设项目的开展，该区间中的边坡问题也日趋增多。由于温度是影响冻土性能的重要因素，因此，冻土中雨水的渗入同时影响着冻土边坡的热平衡。目前，传统研究土的入渗规律的装置都是对常温土进行，并且没有考虑到雨水温度带给边坡的影响。

因此需要发明一种针对冻土边坡研究降雨入渗规律的装置。它能模拟冻土边坡在降雨过程中的入渗情况，并监测不同边坡条件、不同降雨条件下边坡土体的状态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是传统研究降雨入渗规律的装置无法对冻土进行入渗量研究的问题，提供一种测试降雨过程中冻土边坡入渗量的装置。

本发明解决其技术问题的技术方案：

一种测试降雨过程中冻土边坡入渗量的装置，包括：冷冻箱、土样箱、冷冻液管、冷冻箱盖、第二支架、马氏瓶、水温调节器、降雨器、模拟日照设备、坡面集水槽、箱底集水器、第三支架、箱底出水管、第一支架、热敏电阻、孔隙压力计。

降雨器和模拟日照设备安装在第一支架上，模拟日照设备接220V电源。

冷冻液管弯曲铺设在冷冻箱的内壁上，进、出口设在冷冻箱的箱壁上，与箱外的制冷机管路连接。

土样箱放置在冷冻箱中冷冻液管围绕的空间中，并固定在冷冻箱中的底部的第三支架上，在土样箱坡面的底部设有坡面集水槽。

冷冻箱置于降雨器和模拟日照设备的下方；

马氏瓶安装在第二支架上，通过导管与降雨器连接；水温调节器放置在马氏瓶中，水温调节器包括温度加热器和温度传感器，马氏瓶的水温为5℃～30℃。

箱底出水管设在箱底集水器的上方与土样箱连接；

在土样箱坡面的底部设有坡面集水槽，土样箱坡面集水器置于冷冻箱箱外，坡面集水槽出水口的下方。

将配制含水量为15％～30％的土样放置在土样箱中，在压实土样的过程中埋设热敏电阻和孔隙压力计，其导线从土样箱两侧预留孔道引出与读数仪连接。

试验时，将冷冻箱盖盖在冷冻箱上，启动制冷机；当冷冻箱内的温度达到-10℃～10℃时，去掉冷冻箱盖，开启模拟日照设备，模拟日照时间1～8小时，日照之后，开启降雨器，再后，将张力计插在土样表面，其导线与读数仪连接。

降雨强度为0.1mm/min～1.9mm/min，降雨历时为0.5h～12h。

制冷机管路中的制冷液为氟利昂。

本发明的有益效果为：

1.冷冻箱通过四周的冷冻循环系统可以严格控制土样的温度为-10℃～10℃，保证土体在实验过程中周围的冻土环境不变，解决了传统研究降雨入渗规律的装置无法对冻土进行的关键问题，在实验室条件下模拟冻土边坡在降雨过程中的入渗情况；

2.土样箱可以取出，方便每次实验重制土样和压实，并且土样箱中的土样经过压实后可以削为不同坡度；土样箱左侧比右侧高出400mm，将土样箱填满最大可以实现1∶1的坡度，通过降低内箱左侧填土的高度可以实现1∶1～1∶1.75范围内的不同坡度。

3.模拟日照设备可以模拟日照的不同强度以及温度。

4.水温调节器可以调节马氏瓶中的水温为5℃～30℃，实现了雨水温度的变化的模拟。

5.根据模型内部监测元件热敏电阻，孔隙压力计、土壤张力计测试到温度、孔隙水压力以及含水量的变化，给出影响冻土边坡降雨入渗量的影响因素：边坡坡度、降雨强度、降雨历时、雨水温度、土样含水量等对冻土边坡入渗量的影响程度，从而为青藏铁路和青藏公路沿线边坡段提供维护依据。

附图说明

图1测试降雨过程中冻土边坡入渗量的装置主视图。

图2去掉冷冻箱盖的测试降雨过程中冻土边坡入渗量的装置俯视图。

图3测试降雨过程中冻土边坡的入渗量的装置冷冻箱的后视图。

图4测试降雨过程中冻土边坡的入渗量的装置元件布置主视图。

图5测试降雨过程中冻土边坡的入渗量的装置元件布置俯视图。

图6冷冻循环系统的冷冻液管在冷冻箱左侧内壁上的布置示意图。

图7冷冻循环系统的冷冻液管在冷冻箱前后侧内壁上的布置示意图。