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專利名稱：一種干濕循環(huán)氣候超重力模擬系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及干濕循環(huán)氣候(包括雨季和旱季)模擬系統(tǒng)，尤其是涉及基于超重力離心機機載模型箱的干濕循環(huán)氣候模擬系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
氣候變化影響著土工構(gòu)筑物的服役環(huán)境，極易誘發(fā)巖土體發(fā)生過大變形甚至失穩(wěn)等災(zāi)變。例如，強降雨引起滑坡和泥石流，造成了大量人員傷亡和巨大經(jīng)濟損失，2010年舟曲泥石流災(zāi)害的慘痛經(jīng)歷仍記憶猶新；干濕循環(huán)氣候?qū)φT發(fā)凍土融化并導(dǎo)致路提變形和失穩(wěn)，在青藏鐵路中尤為突出。在以前的研究中，多采用現(xiàn)場試驗和室內(nèi)常重力小比尺模型試驗。然而大范圍的現(xiàn)場試驗往往不具備龐大的設(shè)備和儀器，使得試驗不具備可行性和可操作性。室內(nèi)常重力小比尺模型試驗由于不能真實模擬原型巖土體的應(yīng)力和應(yīng)變，其試驗結(jié)果與實際值存在較大的誤差。超重力離心機通過較大的離心加速度產(chǎn)生超重力場，在小比尺條件下也能真實模擬原型巖土體的應(yīng)力應(yīng)變狀況，其模型試驗在土木、環(huán)境、地質(zhì)、礦山、水利等科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)外超重力土工離心機的數(shù)量和容量提升迅速，更全面、更精細的土工模型試驗要求推動超重力離心機向多功能化發(fā)展。然而，在超重力離心機模型試驗中，模擬干濕循環(huán)氣候的環(huán)境致災(zāi)系統(tǒng)卻鮮有研究。因此，在超重力離心模型中模擬干濕循環(huán)氣候誘發(fā)巖土體災(zāi)變的過程顯得尤為重要。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種集降雨和干燥控制為一體的干濕循環(huán)氣候超重力模擬系統(tǒng)，以解決在超重力離心模型中有效模擬干濕循環(huán)氣候的問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采取的技術(shù)手段是該干濕循環(huán)氣候超重力模擬系統(tǒng)包括超重力離心機機載模型箱，在所述模型箱的外部設(shè)有空氣加熱減濕機、鼓風(fēng)機和水箱，所述空氣加熱減濕機的出氣口與鼓風(fēng)機的進氣口通過導(dǎo)氣管連接，鼓風(fēng)機的出氣口連接有進氣管，空氣加熱減濕機的進氣口連接有出氣管；所述水箱固定于所述模型箱的頂部，所述進氣管和出氣管均伸入到模型箱的內(nèi)部；在所述模型箱的內(nèi)部，其底部置有巖土體模型，所述巖土體模型與所述模型箱的側(cè)壁之間設(shè)有土工隔板，并在所述土工隔板與所述模型箱的側(cè)壁之間留有空間作為集水區(qū)，在所述集水區(qū)的底部設(shè)有出水口 ；在所述巖土體模型的上方設(shè)有方形雨霧噴嘴，各所述方形雨霧噴嘴通過輸水管與水箱連通；所述輸水管上安裝有壓力傳感器、減壓閥和降雨開關(guān)，所述壓力傳感器和減壓閥置于模型箱的外部；各所述方形雨霧噴嘴與巖土體模型的上表面的垂直距離均滿足以下關(guān)系式(1)，[0010]
權(quán)利要求1.一種干濕循環(huán)氣候超重力模擬系統(tǒng)，其特征在于包括超重力離心機機載模型箱； 在所述模型箱的外部設(shè)有空氣加熱減濕機、鼓風(fēng)機和水箱，所述空氣加熱減濕機的出氣口與鼓風(fēng)機的進氣口通過導(dǎo)氣管連接，鼓風(fēng)機的出氣口連接有進氣管，空氣加熱減濕機的進氣口連接有出氣管；所述水箱固定于所述模型箱的頂部，所述進氣管和出氣管均伸入到模型箱的內(nèi)部；在所述模型箱的內(nèi)部，其底部置有巖土體模型，所述巖土體模型與所述模型箱的側(cè)壁之間設(shè)有土工隔板，并在所述土工隔板與所述模型箱的側(cè)壁之間留有空間作為集水區(qū)，在所述集水區(qū)的底部設(shè)有出水口，在所述巖土體模型的上方設(shè)有方形雨霧噴嘴，各所述方形雨霧噴嘴通過輸水管與水箱連通；所述輸水管上安裝有壓力傳感器、減壓閥和降雨開關(guān)，所述壓力傳感器和減壓閥置于模型箱的外部；各所述方形雨霧噴嘴與巖土體模型的上表面的垂直距離均滿足以下關(guān)系式(1)，k = (1) 2 · tan(應(yīng)/2)在所述方形雨霧噴嘴的朝向巖土體模型方向的正投影面上，所有方形雨霧噴的投影呈矩陣式排列，且同一行和同一列的相鄰兩個方形雨霧噴嘴的中心之間的距離滿足以下關(guān)系式⑵，L = 4A(2)式(1)和式(2)中，A為方形雨霧噴嘴與巖土體模型的上表面的垂直距離J力方形雨霧噴嘴的噴雨幅角值，￡為同一行或同一列的相鄰方形雨霧噴嘴的中心之間的距離，j為降雨面的面積；并且，在所述巖土體模型存在變坡面時，與變坡面的臨界線相鄰的方形雨霧噴嘴在其對應(yīng)的巖土體模型上表面上的垂直投影的中心與所述臨界線的距離為 /2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干濕循環(huán)氣候超重力模擬系統(tǒng)，其特征在于在所述方形雨霧噴嘴與所述輸水管之間安裝有可調(diào)球形接頭。
專利摘要本實用新型公開一種干濕循環(huán)氣候超重力模擬系統(tǒng)。在超重力離心機機載模型箱外部設(shè)有空氣加熱減濕機、鼓風(fēng)機和水箱，空氣加熱減濕機出氣口與鼓風(fēng)機進氣口通過導(dǎo)氣管連接，鼓風(fēng)機出氣口連接有進氣管，空氣加熱減濕機進氣口連接有出氣管；水箱固定于模型箱的頂部，進氣管和出氣管均伸入到模型箱內(nèi)部；在模型箱內(nèi)部的底部置有巖土體模型，巖土體模型與模型箱側(cè)壁之間設(shè)有土工隔板，并在土工隔板與模型箱側(cè)壁之間留有空間作為集水區(qū)，在集水區(qū)底部設(shè)有出水口，在巖土體模型上方設(shè)有矩陣式分布的方形雨霧噴嘴，各方形雨霧噴嘴通過輸水管與水箱連通；輸水管上安裝有壓力傳感器、減壓閥和降雨開關(guān)，壓力傳感器和減壓閥置于模型箱的外部。
文檔編號G01N17/00GK202083615SQ201120173540
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者孔令剛, 朱斌, 楊春寶, 陳云敏 申請人:浙江大學(xué)