[发明专利]一种模拟土体受极端气候作用的装置及运用该装置测试的方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程研究中的一种方法及装置，特别涉及一种模拟土体受干旱、降雨（酸雨）极端气候作用的方法与装置。

背景技术

土是由固、液、气三相构成，其中固体颗粒是由多种粘土矿物组成，使土体具有很大的多样性和易变性。土体物理、化学性质的变化不仅来自于机械作用，更重要的是来自环境因素的影响，其中气候环境是主要外动力地质因素。近年来，工业污染、全球变暖导致我国干旱、降雨（酸雨）及其耦合等极端气候事件越来越频繁的发生。在这些极端气候环境下，土的物理、化学性质将发生变化，进而影响土体的力学性质, 至使土体原有的平衡状态被破坏，可能会造成滑坡、泥石流等灾害，给国民经济建设和人民生命财产安全造成重大灾难与损失。因此，在极端气候条件下，岩土体力学特性的变化是一个比较值得探索的方向，这个方向旨在探索极端气候环境与岩土体相互作用。目前这一领域研究还处于初级阶段，没有相对成熟的理论。

为了研究干旱、降雨（酸雨）及其耦合的极端气候环境变异对岩土体的影响，需要在室内模拟极端气候环境，进而研究岩土体力学特性的变化。因此，探索一种模拟土体受干旱、降雨（酸雨）极端气候作用的方法与装置极其重要和必要。

发明内容

本发明的目的是要提供能在实验室的一定容器内通过人工控制模拟干旱、酸雨等极端气候环境，使土样与环境充分作用，模拟土体受干旱、降雨（酸雨）极端气候作用的方法与装置，能严格控制实验条件，可以随时模拟所需的酸雨、干旱及极端干旱后降雨等极端气候环境，土样与环境反应后，可以在室内测定土体参数，研究土体参数的变化规律。

本发明的技术方案是：一种模拟土体受极端气候作用的装置包括饱和缸、温湿度传感器、超声波加湿机、玻璃纤维加热带、控制器、真空泵、钢制容器、人工降雨器；

人工降雨器为圆形均布滴式降雨孔的有机玻璃，有机玻璃装在饱和缸上部、并在饱和缸上部形成一个独立空间A；

饱和缸设置于钢制容器内，饱和缸外壁与钢制容器内壁之间填充保温填充材料、玻璃纤维加热带；所述温湿度传感器置于饱和缸内，超声波加湿机与空间A连通，风扇与真空泵连接，风扇安装在空间A内， A/D转换器与温湿度传感器电性连接，A/D转换器、玻璃纤维加热带、超声波加湿机、真空泵分别与控制器电性连接，A/D转换器接收温湿度传感器数据、并把数据转化成电信号输入控制器，控制器能控制玻璃纤维加热带、超声波加湿机、真空泵的开启或关闭。

进一步讲，饱和缸的内壁为不锈钢。

进一步讲，A内设有放置试样的钢丝网片。

进一步讲，饱和缸底部中心处设有放水孔，放水孔连通饱和缸外部空间与内部空间。

还可以，一种模拟土体受极端气候作用的装置还包括进水管，所述进水管将供水箱内的水引入有机玻璃表面，进水管上设有流量计、电压变频器，电压变频器与控制器电性连接。

运用模拟土体受极端气候作用的装置测试的方法，方法包括泥土制备、模拟环境、数据采取、数据处理；

1）实验试样制备，按要求将过筛的土配置成饱和的泥浆并搅拌均匀；

2）模拟环境，将1）中制备的泥浆放入模拟土体受极端气候作用的装置中，利用模拟土体受极端气候作用的装置模拟温度、不同的干湿循环幅度，所述模拟温度包括将泥浆放入模拟土体受极端气候作用的装置中通过玻璃纤维加热带加热设定不同的温度环境，所述不同的干湿循环幅度包括将泥浆放入模拟土体受极端气候作用的装置中，在温湿度一定的条件下把泥浆烘干成土样，再对土样直接降雨，降雨后将试样密封保存预定时间），使水充分润湿，然后再在相同条件下进行第二次烘干，如此循环，将首次烘干视为初始条件，降雨再次烘干后的状态为第一次循环，根据实验要求设置每组样的循环次数；

3）数据采取，每一次烘干过程均采用相机做记录、并将同一次烘干过程照片编成同一组；

4）数据处理，通过分析3）中的照片得到实验结果。

还可以，数据采取过程中，每隔1秒或半秒采用相机拍照一次。