本發(fā)明涉及劣化試驗(yàn)?zāi)M技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置及其模擬方法。

背景技術(shù)：

目前，隨著新技術(shù)的發(fā)展以及學(xué)科交叉的不斷發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室用試驗(yàn)箱也獲得了大力發(fā)展。目前實(shí)驗(yàn)室常用的試驗(yàn)箱有干燥箱、生化培養(yǎng)箱、霉菌培養(yǎng)箱等，干燥箱主要是進(jìn)行試驗(yàn)樣品的烘干操作，其特點(diǎn)是可以人工控制干燥箱的溫度，使得試驗(yàn)樣品在人工設(shè)定的溫度條件下進(jìn)行脫水的過(guò)程。內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)主要為加熱用爐絲、智能開關(guān)以及鼓風(fēng)電機(jī)等，在巖土工程試驗(yàn)中適用范圍較廣。

生化培養(yǎng)箱在巖土工程中的主要功能是進(jìn)行樣品的養(yǎng)護(hù)，培養(yǎng)箱的特點(diǎn)是可以人工設(shè)定溫度和濕度，其中溫度通過(guò)電熱爐絲以及制冷等溫控系統(tǒng)進(jìn)行控制，而濕度的控制則主要依靠外面提供的加濕器進(jìn)行操作控制，操作相對(duì)較為繁瑣。

霉菌培養(yǎng)箱在巖土工程中的應(yīng)用相對(duì)較少，主要在生物工程中使用。該培養(yǎng)箱的主要特點(diǎn)是在生化培養(yǎng)箱的基礎(chǔ)上增加了紫外線光源，實(shí)現(xiàn)了紫外光、以及溫濕度同時(shí)控制的目標(biāo)。培養(yǎng)箱的升級(jí)系列可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)箱內(nèi)部二氧化碳控制、溫濕度控制以及白熾燈控制，但此種試驗(yàn)箱價(jià)格較高，一般實(shí)驗(yàn)室無(wú)法承擔(dān)。

現(xiàn)有的試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度主要通過(guò)加熱爐絲以及鼓風(fēng)電機(jī)吹風(fēng)等方式進(jìn)行提供，部分試驗(yàn)箱采用空壓機(jī)進(jìn)行溫度調(diào)控；濕度的控制主要通過(guò)試驗(yàn)箱的箱體外部設(shè)置單獨(dú)的加濕器進(jìn)行濕度的操作和控制，試驗(yàn)箱內(nèi)的濕度通過(guò)水蒸氣提供；試驗(yàn)箱中能夠提供的光源為白熾燈或者紫外線燈光，兩種光源在試驗(yàn)箱內(nèi)均預(yù)先設(shè)計(jì)好進(jìn)行了固定操作。

現(xiàn)有的試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度的控制，不論是電熱爐絲和鼓風(fēng)電機(jī)控溫還是空壓機(jī)控制溫度，兩種溫控系統(tǒng)設(shè)置的溫度只能反映試驗(yàn)箱內(nèi)人工設(shè)定的溫度，不能夠模擬自然環(huán)境中由于太陽(yáng)光光照強(qiáng)度變化而產(chǎn)生的溫度變化，太陽(yáng)光光照強(qiáng)度主要通過(guò)太陽(yáng)光光照總輻射量這一指標(biāo)來(lái)反映；濕度控制主要通過(guò)加濕器的形式霧化液態(tài)水進(jìn)行濕度控制，該裝置不能夠反映自然界巖土體表面由于降雨前后的濕度變化，降雨過(guò)程中水直接噴灑在巖土體表面，而加濕器產(chǎn)生的霧化水蒸氣只能夠反映環(huán)境的濕度變化，無(wú)法反映水噴灑在巖土體表面這一過(guò)程，此外，降雨中雨水淋濕巖土體表面還有一種濺濕作用也是現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法進(jìn)行模擬的；

現(xiàn)有試驗(yàn)箱中提供的光源較為單一，霉菌培養(yǎng)箱只能夠提供紫外線光源，而升級(jí)版的培養(yǎng)箱只能夠提供白熾燈光源，且此中試驗(yàn)箱的成本往往很高，兩種培養(yǎng)箱中的光源無(wú)法切換，光源較為單一，且上述已有的兩種光源不能夠模擬自然界中太陽(yáng)光光照強(qiáng)度變化對(duì)于巖土體劣化的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供了一種智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)箱，該試驗(yàn)箱可真實(shí)地模擬自然界中巖土體的劣化過(guò)程，并且能實(shí)現(xiàn)模擬過(guò)程中的自動(dòng)化和智能化。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供了一種使用智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)箱進(jìn)行巖土體劣化試驗(yàn)的模擬方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)智能化地模擬外界真實(shí)環(huán)境，從而獲得巖土體的劣化數(shù)據(jù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置，包括：

遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)，其與氣象采集器通訊連接，所述氣象采集器接收來(lái)自所述遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)的指令，并將采集到的外界環(huán)境數(shù)據(jù)輸出至所述遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)；

試驗(yàn)箱，其包括外箱和容置在所述外箱內(nèi)的內(nèi)箱，所述內(nèi)箱的容納腔被一托物架分割成容納被測(cè)巖土體的上下兩層，所述外箱的外內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有分別與所述遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)通訊連接的數(shù)據(jù)采集器和智能控制器；

環(huán)境模擬構(gòu)件，其與所述智能控制器通訊連接，所述環(huán)境模擬構(gòu)件設(shè)置在所述內(nèi)箱的內(nèi)側(cè)壁，以對(duì)內(nèi)箱中的被測(cè)巖土體進(jìn)行光照和/或噴淋；

環(huán)境檢測(cè)構(gòu)件，其與所述數(shù)據(jù)采集器通訊連接，所述環(huán)境檢測(cè)構(gòu)件設(shè)置在所述內(nèi)箱的內(nèi)側(cè)壁，以將檢測(cè)到的內(nèi)箱中被測(cè)巖土體的所處環(huán)境數(shù)據(jù)；

其中，所述智能控制器接收所述遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)發(fā)送的外界環(huán)境數(shù)據(jù)和所處環(huán)境數(shù)據(jù)，并進(jìn)行比較，以根據(jù)比較結(jié)果控制所述環(huán)境模擬構(gòu)件調(diào)節(jié)內(nèi)箱中被測(cè)巖土體的所處環(huán)境，使得所處環(huán)境數(shù)據(jù)與外界環(huán)境數(shù)據(jù)相同。

優(yōu)選的是，所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置中，所述環(huán)境模擬構(gòu)件包括太陽(yáng)光模擬燈、水霧化噴頭以及雨水噴頭。

優(yōu)選的是，所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置中，所述環(huán)境檢測(cè)構(gòu)件包括太陽(yáng)總輻射傳感器、溫度傳感器以及濕度傳感器。

優(yōu)選的是，所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置中，所述環(huán)境模擬構(gòu)件包括一個(gè)太陽(yáng)光模擬燈、兩個(gè)水霧化噴頭以及四個(gè)雨水噴頭。

優(yōu)選的是，所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置中，所述環(huán)境檢測(cè)構(gòu)件包括三個(gè)太陽(yáng)總輻射傳感器、五個(gè)溫度傳感器以及五個(gè)濕度傳感器。

優(yōu)選的是，所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置中，所述遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)將接收到的所述三個(gè)太陽(yáng)總輻射傳感器檢測(cè)的總輻射量、所述五個(gè)溫度傳感器檢測(cè)的溫度以及所述五個(gè)濕度傳感器檢測(cè)的濕度分別進(jìn)行平均值計(jì)算，并將各自的平均值發(fā)送至所述智能控制器。

優(yōu)選的是，所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置中，所述一個(gè)太陽(yáng)光模擬燈設(shè)置在所述內(nèi)箱頂部的中心處；

所述兩個(gè)水霧化噴頭分別設(shè)置在所述內(nèi)箱的左側(cè)壁和右側(cè)壁；

所述四個(gè)雨水噴頭分別設(shè)置在所述內(nèi)箱頂部，且所述一個(gè)太陽(yáng)光模擬燈位于所述四個(gè)雨水噴頭的中心。

優(yōu)選的是，所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置中，所述三個(gè)太陽(yáng)總輻射傳感器分別設(shè)置在所述內(nèi)箱的底部、內(nèi)箱的左側(cè)壁以及內(nèi)箱的右側(cè)壁；

所述五個(gè)溫度傳感器中，其中兩個(gè)溫度傳感器設(shè)置在內(nèi)箱的頂部，剩下的三個(gè)溫度傳感器分別設(shè)置在內(nèi)箱的底部、內(nèi)箱的左側(cè)壁以及內(nèi)箱的右側(cè)壁；

所述五個(gè)濕度傳感器中，其中兩個(gè)濕度傳感器設(shè)置在內(nèi)箱的頂部，剩下的三個(gè)濕度傳感器分別設(shè)置在內(nèi)箱的底部、內(nèi)箱的左側(cè)壁和內(nèi)箱的右側(cè)壁。

本發(fā)明還提供了一種使用智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置對(duì)巖土體進(jìn)行模擬的方法，包括：

制備或者選取一定密度以及含水量的巖土體試塊，作為被測(cè)巖土體；并將所述被測(cè)巖土體放置在內(nèi)箱的托物架上，并關(guān)閉內(nèi)箱的箱門和外箱的箱門；

氣象采集器將采集到的外界環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)，環(huán)境檢測(cè)構(gòu)件將檢測(cè)到的內(nèi)箱中的被測(cè)巖土體的所處環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)，所述遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)將所處環(huán)境數(shù)據(jù)和外界環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送至智能控制器；所述智能控制器將外界環(huán)境數(shù)據(jù)和所處環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以根據(jù)比較結(jié)果控制環(huán)境模擬構(gòu)件調(diào)節(jié)內(nèi)箱中被測(cè)巖土體的所處環(huán)境，使得所處環(huán)境數(shù)據(jù)與外界環(huán)境數(shù)據(jù)相同，從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)巖土體的劣化試驗(yàn)?zāi)M；

其中，在劣化試驗(yàn)?zāi)M時(shí)，智能控制器選擇性的開啟和關(guān)閉環(huán)境模擬構(gòu)件中的雨水噴頭，當(dāng)氣象采集器采集到外界正處于下雨的狀態(tài)，遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)將外界下雨的狀態(tài)發(fā)送至智能控制器，智能控制器控制打開雨水噴頭；當(dāng)氣象采集器采集到外界未處于下雨的狀態(tài)，遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)將外界下雨的狀態(tài)發(fā)送至智能控制器，智能控制器控制關(guān)閉雨水噴頭。

本發(fā)明提供的試驗(yàn)裝置中的試驗(yàn)箱包括外箱和內(nèi)箱，內(nèi)箱內(nèi)設(shè)置有太陽(yáng)光模擬燈、雨水噴頭和水霧化噴頭，結(jié)合相應(yīng)的太陽(yáng)總輻射傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器，以及遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)、智能控制器和數(shù)據(jù)采集器，能夠準(zhǔn)確模擬自然界中一定濕度和一定光照輻射量條件下巖土體的劣化過(guò)程。

本發(fā)明中的太陽(yáng)光模擬燈可以通過(guò)更換不同形式的燈泡進(jìn)行替代以及采用全輻射光源與濾光鏡結(jié)合的方法替代；本發(fā)明中的雨水噴頭可以通過(guò)噴壺噴灑的方式進(jìn)行替換，水霧化噴頭也可以通過(guò)調(diào)節(jié)噴壺的流量進(jìn)行替換，澆花用噴壺可以替代本發(fā)明中的雨水噴頭和水霧化噴頭。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

1、本發(fā)明所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置能夠智能化自動(dòng)化的真實(shí)的模擬外界環(huán)境，實(shí)現(xiàn)真實(shí)的模擬自然界中巖土體的劣化過(guò)程。

2、本發(fā)明所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置中的內(nèi)箱內(nèi)設(shè)置了模擬太陽(yáng)光照的光源，可模擬太陽(yáng)光中不同波長(zhǎng)的光照，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)箱內(nèi)的溫度控制以及模擬自然界中太陽(yáng)光照對(duì)巖土體劣化的影響，為了擴(kuò)大該試驗(yàn)裝置的使用范圍，可以人工更換光源，根據(jù)需要更換不同的光源以滿足不同的試驗(yàn)要求。

3、本發(fā)明所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置中通過(guò)雨水噴頭和水霧化噴頭進(jìn)行內(nèi)箱的濕度的調(diào)節(jié)，雨水噴頭的主要特點(diǎn)是可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕邓抠Y料進(jìn)行當(dāng)?shù)夭煌涤陱?qiáng)度的模擬，能夠模擬出降雨對(duì)于巖土體的濺蝕作用。另外在內(nèi)箱設(shè)置了水霧化噴頭，該水霧化噴頭能夠配合雨水噴頭控制內(nèi)箱的濕度變化。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例中所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例中所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置中內(nèi)箱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例中所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置中內(nèi)箱頂部的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例中所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置中內(nèi)箱底部的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例中所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置中內(nèi)箱左側(cè)壁的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例中所述的智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置中內(nèi)箱右側(cè)壁的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不排除一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)裝置，包括：

遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)1；內(nèi)箱2；外箱3；智能控制器4；數(shù)據(jù)采集器5；設(shè)置在內(nèi)箱2中的四個(gè)雨水噴頭6、兩個(gè)水霧化噴頭7、一個(gè)太陽(yáng)光模擬燈8、三個(gè)太陽(yáng)總輻射傳感器9、五個(gè)溫度傳感器10以及五個(gè)濕度傳感器11；電源13；其中，智能控制器4和數(shù)據(jù)采集器5分別與遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)1通訊連接；四個(gè)雨水噴頭6、兩個(gè)水霧化噴頭7和一個(gè)太陽(yáng)光模擬燈8分別與智能控制器4連接；三個(gè)太陽(yáng)總輻射傳感器9、五個(gè)溫度傳感器10以及五個(gè)濕度傳感器11分別與數(shù)據(jù)采集器5連接；

如圖2所示，在內(nèi)箱2設(shè)置在托物架12，以將內(nèi)箱2的容納腔分成上下兩部分，并且被測(cè)巖土體直接整齊排列在托物架12上，或者在托物架12上放置亞克力板，將被測(cè)巖土體放置在亞克力板上；內(nèi)箱2為不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)箱2和外箱3之間設(shè)置保溫層，避免外箱3與內(nèi)箱2進(jìn)行熱交換而影響試驗(yàn)結(jié)果；對(duì)智能控制器4和數(shù)據(jù)采集器5做好良好的隔熱和抗腐蝕處理，防止試驗(yàn)中對(duì)智能控制器4和數(shù)據(jù)采集器5產(chǎn)生破壞而影響試驗(yàn)順利進(jìn)行；托物架12則通過(guò)支撐螺絲固定在內(nèi)箱2的中間；

如圖3所示，內(nèi)箱2的頂部設(shè)置有一個(gè)太陽(yáng)光模擬燈8、四個(gè)雨水噴頭6、兩個(gè)溫度傳感器10、兩個(gè)濕度傳感器11；

如圖4所示，內(nèi)箱2的底部設(shè)置有一個(gè)太陽(yáng)總輻射傳感器9、一個(gè)溫度傳感器10、一個(gè)濕度傳感器11；

如圖5所示，內(nèi)箱的左側(cè)壁設(shè)置有一個(gè)水霧化噴頭7、一個(gè)溫度傳感器10、一個(gè)濕度傳感器11、一個(gè)太陽(yáng)總輻射傳感器9；

如圖6所示，內(nèi)箱的右側(cè)壁設(shè)置有一個(gè)水霧化噴頭7、一個(gè)溫度傳感器10、一個(gè)濕度傳感器11、一個(gè)太陽(yáng)總輻射傳感器9。

本發(fā)明還提供了一種使用智能型模擬巖土體劣化的試驗(yàn)箱對(duì)巖土體進(jìn)行劣化試驗(yàn)的模擬方法，包括：

制備或者選取一定密度以及含水量的巖土體試塊，作為被測(cè)巖土體；并將所述被測(cè)巖土體放置在內(nèi)箱2的托物架12上，并關(guān)閉內(nèi)箱2的箱門和外箱3的箱門；并使用門把手上的鎖扣卡住試驗(yàn)箱門，防止試驗(yàn)箱門受到震動(dòng)等原因的影響而自由開啟；

氣象采集器將采集到的外界環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)1，數(shù)據(jù)采集器5將接收到環(huán)境檢測(cè)構(gòu)件檢測(cè)的內(nèi)箱2中的被測(cè)巖土體的所處環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)1，所述遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)1將所處環(huán)境數(shù)據(jù)和外界環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送至智能控制器4；所述智能控制器4將外界環(huán)境數(shù)據(jù)和所處環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以根據(jù)比較結(jié)果控制環(huán)境模擬構(gòu)件調(diào)節(jié)內(nèi)箱中被測(cè)巖土體的所處環(huán)境，使得所處環(huán)境數(shù)據(jù)與外界環(huán)境數(shù)據(jù)相同，從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)巖土體的劣化試驗(yàn)?zāi)M；

其中，在劣化試驗(yàn)?zāi)M時(shí)，智能控制器4選擇性的開啟和關(guān)閉環(huán)境模擬構(gòu)件中的雨水噴頭，當(dāng)氣象采集器采集到外界正處于下雨的狀態(tài)，遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)1將外界下雨的狀態(tài)發(fā)送至智能控制器4，智能控制器4控制打開雨水噴頭；當(dāng)氣象采集器采集到外界未處于下雨的狀態(tài)，遠(yuǎn)端中心計(jì)算機(jī)1將外界下雨的狀態(tài)發(fā)送至智能控制器4，智能控制器4控制關(guān)閉雨水噴頭6，只通過(guò)水霧化噴頭7調(diào)節(jié)內(nèi)箱的濕度；

同時(shí)在試驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉試驗(yàn)裝置后才可取出被測(cè)巖土體樣品，取樣品過(guò)程中務(wù)必注意不要將樣品的碎屑物掉落在內(nèi)箱中，防止腐蝕不銹鋼內(nèi)箱。待所有樣品取出之后利用柔性抹布清理試驗(yàn)箱的不銹鋼內(nèi)箱。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)與這里示出與描述的圖例。