[发明专利]土质边坡在降雨冲刷情况下抗侵蚀性的测量装置及方法

摘要

本发明提供了一种土质边坡在降雨冲刷情况下抗侵蚀性的测量装置及方法，该装置包括外部圆柱形支撑架、内部圆柱形支撑架、带网眼金属方格网、竖向连接支架、凹形容器和天平；沿外部圆柱形支撑架的径向在其顶部设置有横向连接支架；内部圆柱形支撑架从外部圆柱形支撑架的顶部插入并通过横向连接支架与外部圆柱形支撑架固定连接；竖向连接支架设置在内部圆柱形支撑架内部并沿内部圆柱形支撑架的轴向移动；外部圆柱形支撑架罩于天平的外部；凹形容器设置在天平上；带网眼金属方格网设置在竖向连接支架的底部并悬空置于凹形容器中。本发明具有有效利用实验室设备评价土质边坡坡面抗侵蚀性和减少轻现场试验的工作量和费用的优点。

主权项

1.一种基于土质边坡在降雨冲刷情况下抗侵蚀性的测量装置的测量方法，所述土质边坡在降雨冲刷情况下抗侵蚀性的测量装置包括外部圆柱形支撑架(11)、内部圆柱形支撑架(10)、带网眼金属方格网(12)、竖向连接支架(14)、凹形容器(16)以及天平(5)；沿外部圆柱形支撑架(11)的径向在外部圆柱形支撑架(11)的顶部设置有横向连接支架(13)；所述内部圆柱形支撑架(10)从外部圆柱形支撑架(11)的顶部插入外部圆柱形支撑架(11)中并通过横向连接支架(13)与外部圆柱形支撑架(11)固定连接；所述竖向连接支架(14)设置在内部圆柱形支撑架(10)内部并沿内部圆柱形支撑架(10)的轴向进行轴向移动；所述外部圆柱形支撑架(11)罩于天平(5)的外部；所述凹形容器(16)设置在天平(5)上；所述带网眼金属方格网(12)设置在竖向连接支架(14)的底部并悬空置于凹形容器(16)中；待测量的边坡坡面土样置于带网眼金属方格网(12)上；所述外部圆柱形支撑架(11)的中心、内部圆柱形支撑架(10)的中心、凹形容器(16)的中心以及天平(5)的中心是同轴的；所述凹形容器(16)以及竖向连接支架(14)均设置有固定刻度线；所述土质边坡在降雨冲刷情况下抗侵蚀性的测量装置还包括用于测量竖向连接支架(14)在侵入水中时固定刻度线以下部分体积的带刻度的烧杯；所述土质边坡在降雨冲刷情况下抗侵蚀性的测量装置还包括设置在内部圆柱形支撑架(10)上的可滑动齿轮(15)；所述竖向连接支架(14)通过可滑动齿轮(15)设置在内部圆柱形支撑架(10)内部并沿内部圆柱形支撑架(10)的轴向进行轴向移动；所述天平(5)是分离式称重装置；所述天平(5)包括称重平台(6)、数据连接线(7)以及自动采集记录仪(8)；所述凹形容器(16)置于天平(5)的称重平台(6)上；所述自动采集记录仪(8)置于外部圆柱形支撑架(11)外部；所述称重平台(6)通过数据连接线(7)与自动采集记录仪(8)相连；所述带网眼金属方格网(12)中的单个网眼的面积不低于1cm2，所述带网眼金属方格网(12)是截面为圆形的金属钢丝焊接而成；所述天平(5)的量程为1‑10kg；所述天平(5)的精度为0.01g；所述自动采集记录仪(8)的自动记录时间为12h；所述自动采集记录仪(8)的自动记录时间的时间间隔是0.5‑1min/次；其特征在于：所述测量方法包括以下步骤：1)根据土质边坡在降雨冲刷情况下抗侵蚀性的测量装置搭建测量装置；2)采集待测量的边坡坡面土样；所述待测量的边坡坡面土样不得受压、受挤以及受扭；所述待测量的边坡坡面土样是在边坡坡面采集大块状土后在大块状土上切取的土样；所述待测量的边坡坡面土样的边长大于50mm；测量待测量的边坡坡面土样在试验开始前的质量m1，同时测量待测量的边坡坡面土样的密度ρs；3)用带刻度的烧杯测量竖向连接支架(14)在侵入水中时固定刻度线以下的竖向连接支架(14)的体积Vj；将水注入凹形容器(16)至凹形容器的固定刻度线，用天平(5)测量凹形容器的质量以及存放于凹形容器中水的质量的和mr；4)将待测量的边坡坡面土样置于带网眼金属方格网上，调节可滑动齿轮使带网眼金属方格网向上移动，将盛水的凹形容器放置于天平上方带网眼金属方格网下方；5)调节滑轮使带网眼金属方格网迅速向下，当土样完全浸没在水中时，记录初始时间，记录天平在相同时间间隔的待测量的边坡坡面土样在试验进行中的即时质量mt，以及待测量的边坡坡面土样在试验结束后的质量m2；则土质边坡在降雨冲刷情况下总抗侵蚀性i的关系表达式是：其中：i是待测量的边坡坡面土样在降雨冲刷情况下的总侵蚀剥落程度；m1是待测量的边坡坡面土样在试验开始前的质量；m2是待测量的边坡坡面土样在试验结束后的质量；t是试验过程中每次读数与试验开始的时间之差；土质边坡在降雨冲刷情况下随时间的抗侵蚀性it关系表达式是：其中：ρw为水在4℃时的密度，一般取1g/cm3；it是土质边坡在降雨冲刷情况下随时间的侵蚀剥落程度；m1是待测量的边坡坡面土样在试验开始前的质量；mr是凹形容器的质量以及存放于凹形容器中水的质量的和；Vj是竖向连接支架在侵入水中时固定刻度线以下的竖向连接支架的体积；mt是在相同时间间隔的待测量的边坡坡面土样在试验进行中的即时质量；ρs是待测量的边坡坡面土样的密度；土质边坡在降雨冲刷情况下的所用的总时间为T；所述T的函数表达式是：其中：M是长度为L，宽度为W的待测量的边坡坡面土样允许冲刷含泥总质量；是试验中即时得到的土样质量与时间的变化函数，即i_t对时间t的导数。