[实用新型]超重力场下模拟膨胀土渠道湿干冻融循环的试验装置

说明书

本实用新型涉及超重力场下模拟膨胀土渠道湿干冻融循环的试验装置，包括烘干排湿装置，所述烘干排湿装置包括烘干装置、热交换装置、排水装置和储水箱；所述烘干装置设置于渠道模型上方，用于加热渠道模型；烘干装置对应的模型箱内表面外侧设有热交换装置；所述排水装置包括排水孔和导水板；所述储水箱包括模型箱内部的内置储水箱和设置于模型箱外部的外置储水箱。本实用新型在可视化冻融模型箱的基础上，设计烘干排湿装置进行加热、排水，并通过水路控制装置进行排水、供水，可实现在不停机的情况下连续完成湿干冻融的循环过程。

技术领域

本实用新型属于土木工程技术领域，具体涉及超重力场下模拟膨胀土渠道湿干冻融循环的试验装置。

背景技术

寒区膨胀土渠道的工程运行表明，滑坡仍然是主要破坏形式，其原因归根结底在于湿干冻融作用造成的渠基膨胀土裂隙性以及由此引起的土体力学特性的弱化。要深刻研究寒区膨胀土渠道的劣化破坏过程，需要借助大型土工离心模型试验。土工离心模型试验是拥有“应力全等型”的物理模拟技术，对于一定模型率的模型，通过离心加速度可达到模型与原型的应力相等，而在研究渗流、热扩散问题时具有“缩时效应”。

现有离心模拟实验装置大都模拟冻融循环，对干燥和湿润状态的实现是在离心机停机时自然风干和人工加水完成，造成应力水平和时间尺度的不连续。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供可在不停机的情况下连续完成湿干冻融的循环过程的超重力场下模拟膨胀土渠道湿干冻融循环的试验装置。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种超重力场下模拟膨胀土渠道湿干冻融循环的试验装置，包括离心机、模型箱、计算机控制系统，所述模型箱内放置膨胀土渠道模型，所述系统还包括烘干排湿装置，所述烘干排湿装置包括烘干装置、热交换装置、排水装置和储水箱；

所述烘干装置设置于渠道模型上方，用于加热渠道模型；烘干装置对应的模型箱内表面外侧设有热交换装置；

所述排水装置包括排水孔和导水板；所述储水箱包括模型箱内部的内置储水箱和设置于模型箱外部的外置储水箱；模型箱上端内表面设置排水孔和内置储水箱，模型箱下端内表面设置导水板，导水板通过导水管道连接外置储水箱。

作为本实用新型的进一步改进，所述装置还包括可调节网架和导轨，所述可调节网架设置于烘干装置上方，导轨设置于模型箱内表面，可调节网架为三段结构，包括依次连接的调节段、水平段和垂直段，调节段、水平段和垂直段间的连接为可旋转连接，垂直段末端连接导轨，沿导轨移动。可以通过导轨调整角度从而实现渠道的不同坡比模拟。

作为本实用新型的进一步改进，所述外置储水箱为挂式储水箱，与模型箱外表面连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述外置储水箱通过供水管路连接水路控制装置，所述水路控制装置包括电磁阀、水泵，所述电磁阀连接水泵，通过水泵控制供水管路通水或排水。进一步的，供水管路上设有虹吸装置，基于虹吸原理自动通水/排水。

作为本实用新型的进一步改进，所述烘干装置组成包括金属陶瓷发热片；所述金属陶瓷发热片为一个或多个串联。具体数量可以根据模型所需要的烘干速率进行设计。

作为本实用新型的进一步改进，所述模型箱外侧设有透明窗口，所述透明窗口外侧安装摄像装置和离心机光源，用于摄像。本实用新型中采用PIV系统进行摄像，为了保证摄取图像的清晰度高和试验前后采集图像特征的统一，配置光感均匀且亮度变化小的离心机光源，避免自动模式下图像色温不均一产生的影响。

作为本实用新型的进一步改进，所述渠道模型内设有孔隙水压力传感器、位移传感器以及连续温度传感器，用于实时监测模型内的饱和状态、渠道变形以及温度。