[发明专利]一种土质边坡坡面模型、制作方法、冲刷试验装置及方法

说明书

本发明提供了一种用于土质边坡坡面模型制作及冲刷试验装置，包括试验箱体，还包括安装在试验箱体内的模型箱和加载装置，所述的试验箱体中还安装有降雨装置；所述的模型箱的一侧与试验箱体铰接，所述的模型箱与试验箱体铰接的另一端还安装有反力板，所述的反力板与试验箱体之间还连接有模型箱变角装置。本发明通过压力加载装置和模型箱制作边坡坡面模型，可精准的保证坡面模型的压实度，避免了大土方量的使用，缩短了试验周期，节约了试验的资金和人力消耗；通过模型箱变角装置可调整模型箱的倾斜角度，可满足不同倾角坡面的试验要求。通过降雨流量控制装置可以调整降雨强度、降雨历时和降雨类型，可以实现不同降雨参数的边坡降雨冲刷试验。

技术领域

本发明属于土工模型实验技术领域，具体涉及一种土质边坡坡面模型、制作方法、冲刷试验装置及方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展和基础建设的大力推进，在公路铁路、治沟造地、平山造城等重大工程建设中存在着大量的土质边坡。裸露的边坡坡面在短时强降雨、持续性降雨等因素的干扰下极易产生坡面土体失稳，会产生冲蚀、剥落、冲沟等边坡浅层病害，甚至会进一步引起边坡的整体失稳。

国内外有大量学者对边坡坡面冲刷破坏特征进行了研究，并相继开发研制了许多抗冲刷性能良好的坡面防护材料。而验证边坡坡面防护材料抗冲刷性能以及研究坡面冲刷破坏特征最为直观的方法是开展冲刷试验，其中冲刷试验可分为现场冲刷试验和室内降雨冲刷模型试验。现场试验由于规模较大，导致试验耗资多且试验周期长。而室内降雨冲刷模型试验的模型尺寸较小，试验周期短且耗资少，受到了广泛的应用。

边坡坡面降雨冲刷模型试验主要包括两个步骤：①模型制作；②降雨冲刷。边坡模型的制作是开展降雨冲刷模型试验的基础，目前较为常用的边坡模型制作方法是首先将土体分层夯实后，再根据试验要求的坡度进行人工削坡，但是这种方法存在以下问题：(1)土体在分层夯实过程中难以达到试验要求密实度，且若模型尺寸较大时，模型各部分密实度的一致性难以保证。(2)模型制作时用土量较大，制作过程比较繁琐，要开展不同坡率、不同护坡材料等多组边坡冲刷试验时试验周期较长。降雨冲刷时，现有降雨设备的降雨强度大多为一固定值，不具备实时调控降雨强度的功能。

发明内容

针对上述现有技术不足与缺陷，本发明的目的在于，提供一种土质边坡坡面模型、制作方法、冲刷试验装置及方法，解决现有技术中的装置土层压实不均匀、边坡冲刷试验时试验周期较长的技术问题。

为了达到上述目的，本申请采用如下技术方案予以实现：一种用于土质边坡坡面模型制作及冲刷试验装置，包括试验箱体，还包括安装在试验箱体内的模型箱和加载装置，所述的试验箱体中还安装有降雨装置；

所述的模型箱的一侧与试验箱体铰接，所述的模型箱与试验箱体铰接的另一端还安装有反力板，所述的反力板与试验箱体之间还连接有模型箱变角装置，所述的模型箱变角装置用于举升模型箱安装有反力板的一侧。

本发明还具有如下技术特征：

所述的试验箱体包括底板、顶板和支撑在底板和顶板之间的支撑柱；

所述的模型箱的一侧与底板铰接，所述的加载装置安装在顶板上，所述的降雨装置安装在支撑柱上；

所述的模型箱为一个顶部开口、底部封闭的长方体形状，所述的模型箱侧壁上开设有挡土板卡槽，所述的挡土板卡槽中安装有挡土板；

所述的模型箱变角装置包括顶升油缸和安装在顶升油缸下部的顶升油缸底座；

所述的顶升油缸底座和连接在底板上的第一铰耳通过第一销轴铰接，顶升油缸顶端和连接在反力板上的第二铰耳通过第二销轴铰接；

所述的模型箱与底板铰接的一侧还开设有流水口，所述的流水口与导流槽连接，导流槽安装在底板上；

所述的模型箱开有流水口的一侧的内侧还对称布置有导流板。