一种可拆卸多功能边坡实验装置及实验方法

1.本发明涉及边坡实验技术领域，尤其涉及一种可拆卸多功能边坡实验装置及实验方法。


背景技术：

2.近些年来，边坡防护与加固的相关技术是解决水土流失问题的关键，在研究过程中，实验大多选择在野外进行，但由于野外的边坡具有很多不可控、不确定因素，且实验操作相对于室内模拟难度和复杂程度都较大，导致很多实验进行的十分困难，且很难达到理想的实验结果。
3.对于现有的实验装置，虽然可以在室内进行相关模拟实验，但仍存在很多不足之处，例如公开号为cn207301057u的中国专利文献公开了一种裂隙膨胀土边坡降雨模拟实验装置，该装置功能性单一，不能满足多种实验要求。现有的实验装置，部分装置可以满足多种实验功能性，但其装置体积过大且不可拆卸，不常用的实验装置部分仍占据较大空间，会影响常规实验的进行效率；部分装置对于实验环境的水源等具有特定要求，不能让使用者因地制宜，灵活使用装置；部分装置对边坡的调整的角度范围过小，不满足实验需求等。


技术实现要素：

4.针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种可拆卸多功能边坡实验装置，本发明通过在车架上设计模拟多种环境条件和气象条件的装置，包括可模拟不同角度的边坡模拟器、模拟潮汐的潮汐模拟装置、模拟降雨冲刷的降雨模拟装置、模拟放水冲刷的稳水器等结构，达到一床多用的效果。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可拆卸多功能边坡实验装置，它包括车架，所述车架顶部的四个转角处设置限位块，所述车架顶部安装实验槽，实验槽底部开设排水口，所述实验槽内安装边坡模拟器，所述边坡模拟器的开口的一端铰接在实验槽底板上，实验槽内还设置用于调节边坡模拟器倾角的调节组件。
6.优选的方案中，所述调节组件包括与所述边坡模拟器底部铰接的支撑杆，所述支撑杆的底端连接在铰链滑块上，所述实验槽底板上设置t型滑轨，所述铰链滑块滑动的安装在所述t型滑轨上。
7.优选的方案中，所述实验槽的侧板内壁上开设多个限位槽，所述限位槽内卡设限位挡板，所述限位挡板用于限制铰链滑块位移。
8.优选的方案中，它还包括潮汐模拟装置，所述潮汐模拟装置包括铰接设置在边坡模拟器开口前方的潮汐板，所述潮汐板与电动伸缩杆连接，电动伸缩杆铰接在实验槽上。
9.优选的方案中，它还包括降雨模拟装置，所述降雨模拟装置包括降雨模拟架，所述降雨模拟架上安装降雨模拟器。
10.优选的方案中，所述降雨模拟器包括进水管和与进水管连接的多个喷淋头，多个所述喷淋头均匀分布在降雨模拟架上。
11.优选的方案中，所述边坡模拟器可上下调节的一端安装稳水器。
12.优选的方案中，所述稳水器卡接在边坡模拟器上。
13.优选的方案中，所述稳水器顶部设置进水口，稳水器内部构造储水腔和溢流道，当储水腔内液位升高到一定高度后液体从溢流道朝向边坡模拟器溢出。
14.本发明还提出了多功能边坡实验的实验方法，包括以下步骤：1）将车架移动到水源附近，并固定好车架；2）调整边坡模拟器至合适角度，观察此时铰链滑块的位置，并确定与其后端位置最接近的限位槽，并将限位挡板卡入该限位槽内，使限位挡板顶住铰链滑块的后端，完成边坡模拟器角度的固定；3）将实验用土样放置在边坡模拟器中，并在边坡模拟器中对土样进行固化；4）根据实验类型，分为如下三种情况进行：情况一：模拟降雨冲刷实验：将降雨模拟架推至合适位置并固定，使得模拟降雨器正对于边坡模拟器，将模拟降雨器连接水源；并将实验槽底部的排水口外接软管，将软管出口集中排放；情况二：模拟放水冲刷：将稳水器安装到边坡模拟器顶部，使溢流道朝向边坡模拟器的倾斜方向，并给稳水器连接水源；并将实验槽底部的排水口外接软管，将软管出口集中排放；情况三：模拟潮汐或波浪冲刷：将电动伸缩杆（6）与电源和控制器连接；将实验槽底部的排水口外接软管，并堵住软管出口，在实验槽内缓缓加入适当深度的水；5）打开水源与电源，对于情况一与情况二，通过调节水流量调节冲刷强度；对于情况三，通过控制器来控制电动伸缩杆的伸缩频率以及伸缩行程，从而控制模拟潮汐或者波浪；6）在实验结束后断开电源与水源，将实验槽中的水排尽，并整理安置降雨模拟架、稳水器,并清扫实验槽。
15.相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：1、本发明的实验装置功能丰富，可调整边坡模拟器的坡度、模拟降雨冲刷、模拟放水冲刷以及模拟潮汐波浪冲刷，可达到一床多用的效果。
16.2、本发明中降雨模拟架、潮汐板与稳水器均为可拆卸部件，可大大减少整体装置的占用空间，且可保证各个实验之间不会相互干扰，提高实验效率。
17.3、本发明中稳水器结构简单且体积小，且出水稳定，极大的方便了模拟放水冲刷实验的进行。
18.4、本发明对于水源没有明确的限制，可通过外接水龙头，或者利用过滤器、水泵、水槽完成对水源的循环利用，更加绿色低碳，可满足不同人的需求。
19.5、本发明通过对电动伸缩杆的运动控制，进行模拟潮汐或者波浪的冲刷，其效果更加显著且真实。
附图说明
20.图1为本发明的主视结构示意图。
21.图2为本发明的侧视结构示意图。
22.图3为本发明的立体结构示意图。
23.图4为图3中a部放大结构示意图。
24.图5为本发明中实验槽的结构示意图。
25.图6为本发明另一结构示意图。
26.图7为本发明中稳水器的立体结构示意图。
27.图8为本发明中稳水器的主视结构示意图。
28.图9为图8中a-a向剖视结构示意图。
29.上述附图中：1、车架；2、限位块；3、实验槽；4、排水口；5、边坡模拟器；6、调节组件；7、支撑杆；8、铰链滑块；9、t型滑轨；10、限位槽；11、限位挡板；12、潮汐模拟装置；13、潮汐板；14、电动伸缩杆；15、降雨模拟装置；16、降雨模拟架；17、降雨模拟器；18、进水管；19、喷淋头；20、稳水器；21、进水口；22、挡水板；23、储水腔；24、溢流道。
具体实施方式
30.下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
31.参阅附图1-附图9，为了来便于参照，附图6中省略了降雨模拟装置15，以便于查看潮汐模拟装置12的相关结构。作为本发明的一种实施例，提出了一种可拆卸多功能边坡实验装置，它包括车架1，车架1顶部的四个转角处设置限位块2，车架1顶部安装实验槽3，实验槽3底部开设8个排水口4，实验槽3内安装边坡模拟器5，边坡模拟器5开口的一端铰接在实验槽3底板上，实验槽3内还设置用于调节边坡模拟器5倾角的调节组件6；调节组件6包括与边坡模拟器5底部铰接的支撑杆7，支撑杆7的底端连接在铰链滑块8上，实验槽3底板上设置t型滑轨9，铰链滑块8滑动的安装在t型滑轨9上；实验槽3的侧板内壁上开设多个限位槽10，限位槽10内卡设限位挡板11。
32.在另一种优选实施例中，在上述实施例的基础上还包括潮汐模拟装置12，潮汐模拟装,12包括铰接设置在边坡模拟器5开口前方的潮汐板13，潮汐板13的底边与试验槽3铰接，潮汐板13与电动伸缩杆14连接，电动伸缩杆14铰接在实验槽3的侧壁上，潮汐板13通过销固定在两个沿实验槽3底板上的梯形导轨直线移动的潮汐板滑块上，电动伸缩杆14两端分别铰接在潮汐板13和实验槽3前端内壁上；实验时，电动伸缩杆14通过外接电源与控制器驱动，通过控制器来控制电动伸缩杆14的伸缩频率以及伸缩行程，从而达到真实模拟潮汐或者波浪的效果；本实施例中，潮汐板13在不进行相关实验时可以与电动伸缩杆14拆卸下来，平放在实验槽3底部，只需要将潮汐板13与电动伸缩杆14分离开，然后将电动伸缩杆14反转至实验槽3外侧，节省实验槽3内的实验空间。
33.在另一种优选实施例中，它还包括降雨模拟装置15，降雨模拟装置15包括降雨模拟架16，降雨模拟架16上安装降雨模拟器17，降雨模拟器17包括进水管18和与进水管18连接的多个喷淋头19，多个喷淋头19均匀分布在降雨模拟架16上，当需要模拟降雨时，只需要将进水管18连接水源即可；本实施例中，降雨模拟架16和模拟降雨器17连接在一起且占据较大空间，为便于移动，降雨模拟架16底部安装万向轮，则在使用时可以推出使用，当实验结束后可将其推到空闲区域，不影响其他实验的进行。
34.在另一种优选实施例中，边坡模拟器5可上下调节的一端安装稳水器20，稳水器20顶部设置进水口21，稳水器20内部通过一挡水板22构造成储水腔23和溢流道24，当储水腔
23内液位升高到挡水板22的顶部后液体从溢流道24朝向边坡模拟器5溢出，从而模拟溢流对边坡的影响，实验时水源会先在稳水器内部聚集稳定，积累水深达到一定程度后才会溢出冲刷边坡，从而达到对水冲刷均匀性的要求，且通过其自重可以稳定在实验槽3上；稳水器20在使用时可将其卡在实验槽3上方，实验结束后，可以将其取下，且可以轻松的将水全部倒出，并放置在空闲区域，不影响其他实验的进行。
35.本发明还提出了多功能边坡实验的实验方法，包括以下步骤：1）将车架1移动到水源附近，并固定好车架1；2）调整边坡模拟器5至合适角度，观察此时铰链滑块8的位置，并确定与其后端位置最接近的限位槽10，并将限位挡板11卡入该限位槽10内，使限位挡板11顶住铰链滑块8的后端，完成边坡模拟器5角度的固定；3）将实验用土样放置在边坡模拟器5中，并在边坡模拟器5中对土样进行固化；4）根据实验类型，分为如下三种情况进行：情况一：模拟降雨冲刷实验：将降雨模拟架16推至合适位置并固定，使得模拟降雨器17正对于边坡模拟器5，将模拟降雨器17连接水源；并将实验槽3底部的排水口4外接软管，将软管出口集中排放；情况二：模拟放水冲刷：将稳水器20安装到边坡模拟器3顶部，使溢流道24朝向边坡模拟器5的倾斜方向，并给稳水器20连接水源；将实验槽3底部的排水口4外接软管，将软管出口集中排放；情况三：模拟潮汐或波浪冲刷：将电动伸缩杆14与电源和控制器连接；将实验槽3底部的排水口4外接软管，并堵住软管出口，在实验槽3内缓缓加入适当深度的水；5）打开水源与电源，对于情况一与情况二，通过调节水流量调节冲刷强度；对于情况三，通过控制器来控制电动伸缩杆14的伸缩频率以及伸缩行程，从而控制模拟潮汐或者波浪；6）在实验结束后断开电源与水源，将实验槽3中的水排尽，并整理安置降雨模拟架16、稳水器20,并清扫实验槽。
36.在本发明的描述中，水源指能够为实验装置或实验过程提供实验所需的水流的源头，包括自来水管，也可以是通过水箱、过滤器和水泵循环使用的水源，还包括其他具有同等功能的水源。
37.最后说明的是，本实验装置的具体尺寸不应局限于附图的尺寸比例，尤其实验槽深度应达到一米以上，波浪板与边坡模拟器距离应在两米以上，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。