[发明专利]监测岩土体干湿循环与地震耦合下稳定性的装置及方法

权利要求书

1.监测岩土体干湿循环与地震耦合下稳定性的装置，其特征在于，包括，

承载体，所述承载体用于承载待监测的岩土体；

震动模拟装置，所述震动模拟装置的震动组件与所述承载体连接，用于震动所述岩土体；

温度模拟装置，所述温度模拟装置的加热组件用于改变所述岩土体的环境温度；

降雨模拟装置，所述降雨模拟装置设置于所述震动模拟装置和所述岩土体的上方，用于改变所述岩土体的湿度；

控制装置，所述控制装置用于与所述震动模拟装置、所述温度模拟装置、所述降雨模拟装置进行通信；

利用所述监测岩土体干湿循环与地震耦合下稳定性的装置进行岩土体干湿循环与地震耦合下稳定性监测的方法，包括以下步骤：

S1、布置监测岩土体干湿循环与地震耦合下稳定性的装置；

S2、获取待监测的岩土体的含水率w₁；

S3、基于降雨模拟控制模块和设定的分区降雨盒的分区降雨强度，计算理论供水总流量Q_总与分区供水流量Q_i，并基于所述分区供水流量Q_i，控制所述流量控制阀的开合程度，其中，降雨强度与供水流量的计算公式如下：

上式中，i为降雨强度，单位mm/min；F为分钟水流量，单位为L/min；A为所述分区降雨盒的底板面积，单位mm²；f为分钟流水量，单位mm³/min；

基于所述流量计监测实际供水流量Q_实际；

S4、基于水泵调节所述降雨模拟装置的供水压力，当实际供水流量Q_实际与理论供水总流量Q_总相同时，开始第一次模拟降雨；

S5、当所述第一次模拟降雨结束后，获取待监测的岩土体的含水率w₂；

S6、记录温度传感器监测的所述降雨箱的初始温度为T₁，基于温度模拟控制模块设置环境温度为T₂，并控制风道循环气体加热器进行加热，控制风机将加热后的气体通过出风管道吹到降雨箱内，并通过回风管道将降雨箱内的气体吸回所述风机；

S7、待所述降雨箱内环境温度达到T₂时，获取待监测的岩土体的含水率为w₃；

S8、重复S2-S7预定次数后，基于震动模拟控制模块及设定的地震波参数，对承载体施加震动作用，并采集震动响应数据。

2.根据权利要求1所述的监测岩土体干湿循环与地震耦合下稳定性的装置，其特征在于，

所述降雨模拟装置，包括进水管路、水泵、供水管路、分区降雨盒、降雨箱、降雨针头；

所述降雨箱设置在所述岩土体的上方；

所述分区降雨盒设置在所述降雨箱的顶部；

所述进水管路的一端与水源相连，所述进水管路的另一端与所述水泵的入口相连；

所述水泵的出口与所述供水管路的入口相连，所述供水管路的出口与所述分区降雨盒的进水口相连；

所述分区降雨盒的底板安装有所述降雨针头。

3.根据权利要求2所述的监测岩土体干湿循环与地震耦合下稳定性的装置，其特征在于，

所述降雨模拟装置，还包括流量计、流量控制阀、止回阀、分向阀；

所述流量计设置在所述进水管路上，用于监测所述进水管路的总流量和瞬时流量；

所述供水管路包括一级供水管路、第一二级供水管路、第二二级供水管路和三级供水管路；

所述水泵的出口与所述一级供水管路的入口相连，所述一级供水管路的出口与所述第一二级供水管路和第二二级供水管路的入口相连；

所述第一二级供水管路连接所述分区降雨盒的进水口，所述第二二级供水管路连接位于所述分区降雨盒的底部的三级供水管路；

所述流量控制阀包括第一流量控制阀和第二流量控制阀，所述第一流量控制阀设置在所述第一二级供水管路，所述第二流量控制阀设置在所述第二二级供水管路；

所述三级供水管路连接所述分向阀的进水口，所述分向阀的下侧出水口与所述降雨针头相连，所述分向阀的上侧出水口与所述止回阀相连。