[实用新型]一种湿-热-力耦合作用下土-石分层填筑路堤模型试验装置

说明书

本实用新型提供了一种湿‑热‑力耦合作用下土‑石分层填筑路堤模型试验装置，包括路堤模拟装置、降雨装置、温控装置与数据采集装置；所述路堤模拟装置包括顶部开口的模型箱，所述降雨装置位于模型箱的上方；所述温控装置位于所述模型箱的侧上方；所述数据采集装置布设在模型箱内；解决了现有技术中存在的边坡模型较小、土质单一、观测局限于坡面等特征，且试验模拟环境单一，不能体现多物理场耦合作用下的路堤边坡内部渗流及变形特性的时空演变规律等问题。

技术领域

本实用新型属于土体土力学参数测量技术领域，涉及一种湿-热-力耦合作用下土-石分层填筑路堤模型试验装置。

背景技术

模型试验方法由于具有接近实际工况、便于观测、节约试验经费等诸多优点，在降雨条件下边坡稳定性的研究方面得到了广泛的应用。通过制作小比例边坡模型，并在边坡模型中埋设测试元件，研究人工模拟降雨条件下边坡内部渗流与变形特征的时空响应规律，揭示边坡雨水入渗及失稳机理。然而，目前已经开展的边坡降雨模型试验中，存在边坡模型较小、土质单一、观测局限于坡面等特征，且试验模拟环境单一，不能体现多物理场耦合作用下的路堤边坡内部渗流及变形特性的时空演变规律。因此，现有边坡模型试验方法亟待进一步改进。

发明内容

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种湿-热-力耦合作用下土-石分层填筑路堤模型试验装置，解决了现有技术中存在的边坡模型较小、土质单一、观测局限于坡面等特征，且试验模拟环境单一，不能体现多物理场耦合作用下的路堤边坡内部渗流及变形特性的时空演变规律等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种湿-热-力耦合作用下土-石分层填筑路堤模型试验装置，包括路堤模拟装置、降雨装置、温控装置与数据采集装置；所述路堤模拟装置包括顶部开口的模型箱，所述降雨装置位于模型箱的上方；所述温控装置位于所述模型箱的侧上方；所述数据采集装置布设在模型箱内；

所述数据采集装置包括质量含水率测量装置、基质吸力测量装置、温度与应变测量装置、坡脚推力测量装置和坡顶位移测量装置；所述质量含水率装置、基质吸力装置、温度与应变测量装置分层布设在模拟路堤内；所述坡脚推力测量装置布设在模拟路堤坡脚，坡顶位移测量装置布设在坡顶。

进一步地，所述路堤模拟装置还包括水箱，所述水箱固定于模型箱侧面；所述模型箱正面为透明钢化玻璃板，其它面为钢板；模型箱两侧设置有水阀；所述水箱与模型箱之间通过连通孔连通，每层的连通孔交错布置。

进一步地，所述降雨装置包括降雨支架、降雨喷头、增压水泵；所述降雨支架包括2根门字形支架，2根门字形支架之间通过横向支架固定连接；所述降雨支架架设在模型箱外部，所述降雨喷头均匀布设在横向支架上；增压水泵的进水端通过水管连接可稳定出水的水龙头，增压水泵的出水端通过水管连接降雨喷头。

进一步地，所述温控装置包括温度控制器导轨和温度控制器；所述温度控制器导轨固定安装在所述降雨支架上，所述温度控制器架设在温度控制器导轨上。

进一步地，所述质量含水率测量装置包括含水率测定仪、数据采集仪和台式电脑；所述台式电脑、水率测定仪、数据采集仪之间通过数据线连接；所述含水率测定仪包括后埋式土壤水分测定仪和预埋式土壤水分测定仪，所述后埋式土壤水分测定仪放置在路堤模型的粉质粘土包边层中，所述预埋式土壤水分测定仪按路堤边坡尺寸分层埋设在模型边坡内部。

进一步地，所述基质吸力测量装置包括陶瓷张力计；所述陶瓷张力计与含水率测试仪沿路堤边坡中心断面对称布置。

进一步地，所述温度与应变测量装置包括分布式光纤传感器；所述分布式光纤传感器布设在分层路堤各层中间位置。

进一步地，所述坡脚推力测量装置包括土压力盒和土压力盒固定架；所述土压力盒固定安装在土压力盒固定架上；坡脚推力测量装置布设在模拟边坡坡脚的中心处。