一種模擬在日照降雨及風(fēng)化作用下水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖土力學(xué)試驗(yàn)領(lǐng)域中在考慮自然條件時(shí)，如日照、降雨、風(fēng)化作用等，水流沖刷作用對庫岸邊坡巖體產(chǎn)生的影響及水位升降對消落帶巖體的作用。
技術(shù)背景
[0002]在現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置中，涉及水流沖刷作用及水位升降對消落帶巖體影響的試驗(yàn)裝置和設(shè)備還比較少，尤其是在考慮各種常見的自然狀況包括日照、降雨、風(fēng)化作用時(shí)，同時(shí)開展關(guān)于水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用的裝置更是寥寥無幾。本裝置的設(shè)計(jì)可以較為直觀的模擬在日照、降雨、風(fēng)化作用的交替作用下，庫水沖刷和水位升降對庫岸邊坡消落帶巖石的作用，并且可控制水流流速、消落帶面積、日照時(shí)間、降雨量大小及作用時(shí)間、干濕循環(huán)時(shí)間及次數(shù)等不同變量對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的不同影響，進(jìn)一步探究庫岸邊坡巖體的水巖耦合作用及巖石力學(xué)損傷機(jī)理。根據(jù)水流沖刷作用對巖石特定表面的侵蝕磨損狀況，對水流沖刷作用展開量化研究，后期可對試驗(yàn)巖樣進(jìn)行CT探傷掃描、微觀電鏡掃描、切片分析等，進(jìn)而分析評價(jià)巖石的物理性質(zhì)及力學(xué)特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種儀器能夠模擬在日照、降雨及風(fēng)化作用條件下水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用和庫水水位升降所產(chǎn)生的消落帶對巖石的外形、物理及力學(xué)性質(zhì)的影響。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種模擬在日照降雨及風(fēng)化作用下水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用的裝置包括試驗(yàn)倉、及設(shè)在所述試驗(yàn)倉內(nèi)的螺旋攪拌器軸，螺旋攪拌器軸上設(shè)有螺旋攪拌器葉片，巖樣容器邊緣與試驗(yàn)倉邊緣相接、且與試驗(yàn)倉連通；
試驗(yàn)倉內(nèi)壁頂部軸心處有日照模擬器。
[0005]進(jìn)一步講，巖樣容器內(nèi)壁設(shè)有密封層。
[0006]進(jìn)一步講，試驗(yàn)倉內(nèi)壁頂面固定中空環(huán)狀的噴水器，噴水器與外接供水裝置相連接，噴水器表面設(shè)有噴水孔洞。
[0007]進(jìn)一步講，試驗(yàn)倉外部頂面處連接有鼓風(fēng)機(jī)。
[0008]還可以，所述噴水器內(nèi)部設(shè)有旋轉(zhuǎn)擋片，旋轉(zhuǎn)擋片繞噴水器中心旋轉(zhuǎn)。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，本裝置可考慮水流沖刷巖樣的速度、侵入水中的巖樣高度、巖樣干濕循環(huán)時(shí)間和次數(shù)、降雨量大小、日照時(shí)長及溫度等因素單獨(dú)對巖樣的影響和作用效果，還可綜合考慮上述因素后模擬在日照降雨、風(fēng)化作用的實(shí)際自然條件下水流對庫岸邊坡巖體的沖刷作用和水位升降產(chǎn)生的消落帶對庫岸邊坡巖體的影響。
[0010]同時(shí)本裝置彌補(bǔ)了在室內(nèi)條件下模擬水流沖刷和水位升降產(chǎn)生的消落帶對庫岸邊坡巖體影響的試驗(yàn)設(shè)備空白，減小了對庫岸邊坡巖體研究的難度。通過水流沖刷作用對巖石特定表面的侵蝕磨損狀況，從而對沖刷作用展開量化研究，后期可對試驗(yàn)巖樣進(jìn)行CT探傷掃描、微觀電鏡掃描、切片分析、三軸壓縮試驗(yàn)等，進(jìn)一步量化分析評價(jià)巖石的物理性質(zhì)及力學(xué)特征。
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為環(huán)狀噴水器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為圖2的A-A斷面視圖。
[0015]圖4是巖樣容器橫斷面示意圖。
[0016]圖5是圖1的頂視圖。
[0017]如圖所示，試驗(yàn)倉1，巖樣容器2，巖樣3，螺旋攪拌器軸4，螺旋攪拌器葉片5，電動機(jī)6，噴水器7，日照模擬器8，鼓風(fēng)機(jī)9，出水口 10，噴水孔洞11，旋轉(zhuǎn)擋片12，充氣墊13，水位感應(yīng)器14。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參見圖1、圖5，一種模擬在日照、降雨及風(fēng)化作用條件下水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用的裝置包括試驗(yàn)倉1及設(shè)在所述試驗(yàn)倉內(nèi)的螺旋攪拌器軸4，試驗(yàn)倉1優(yōu)選的為圓桶狀，螺旋攪拌器軸4上設(shè)有螺旋攪拌器葉片5，螺旋攪拌器軸4與試驗(yàn)倉1外的電動機(jī)6連通，電動機(jī)6轉(zhuǎn)動帶動攪拌器轉(zhuǎn)動為試驗(yàn)倉1中的水產(chǎn)生沿容器內(nèi)壁流動動力，沿試驗(yàn)倉1圓周周長四等分處分別設(shè)有四個(gè)巖樣容器2，巖樣容器2邊緣與試驗(yàn)倉1邊緣相接且與試驗(yàn)倉1連通。巖樣容器2內(nèi)壁設(shè)有密封層，如圖4中在巖樣容器2內(nèi)壁與密封層之間設(shè)有沖氣墊13，沖氣墊13與高壓氣源連通，以此模擬不同水流流速對巖樣的沖刷作用，從而實(shí)現(xiàn)部分巖樣受到水流沖刷，更真實(shí)的模擬自然條件下受到水流沖刷的庫岸巖體狀態(tài)(現(xiàn)實(shí)中只有局部巖石受到水流的沖刷)。
[0019]工作時(shí)，巖樣3放置在所述巖樣容器2中，巖樣3側(cè)表面部分置于巖樣容器中，部分裸露于試驗(yàn)倉1內(nèi)，當(dāng)試驗(yàn)倉1內(nèi)的螺旋攪拌器軸4帶動螺旋攪拌器葉片5旋轉(zhuǎn)，使試驗(yàn)倉水流沿試驗(yàn)倉內(nèi)壁勻速流動時(shí)，經(jīng)過裸露于試驗(yàn)倉內(nèi)的巖樣會受到定向水流的沖刷作用，且可通過調(diào)節(jié)螺旋攪拌器軸4轉(zhuǎn)速達(dá)到控制水流流速的目的。
[0020]試驗(yàn)倉1上表面內(nèi)壁處固定有中空環(huán)狀噴水器7，與外接供水裝置相連接，如圖2、圖3中，噴水器7外表面向下一側(cè)被平均分成若干等面積部分，每隔一定間距分布有細(xì)小噴水孔洞11，水流從噴水孔洞11中噴出，噴灑到試驗(yàn)倉1內(nèi)的巖樣3裸露的表面上，噴水器內(nèi)部設(shè)有可繞噴水器中心旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)擋片12，通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)擋片12的旋轉(zhuǎn)數(shù)度，可調(diào)控水流噴出所要流經(jīng)孔洞的數(shù)量，從而達(dá)到控制水流流量大小的目的。環(huán)狀噴水器位于內(nèi)壁頂面軸心處，以確保噴出的水能均勻噴灑在周圍巖樣裸露表面上。試驗(yàn)倉內(nèi)壁設(shè)有水位感應(yīng)器，可隨時(shí)監(jiān)控水位。
[0021]試驗(yàn)倉1內(nèi)壁頂部軸心處有日照模擬器8能輻射熱量和可見光，可模擬在日照條件對巖樣的影響。
[0022]試驗(yàn)倉1外部頂面處連接有鼓風(fēng)機(jī)9，在進(jìn)行干濕循環(huán)試驗(yàn)及風(fēng)化作用模擬試驗(yàn)時(shí)，打開出水口，放干所有試驗(yàn)倉內(nèi)的水，打開鼓風(fēng)機(jī)和日照模擬器，對試驗(yàn)倉內(nèi)的巖樣裸露表面進(jìn)行風(fēng)干或者烘干，然后關(guān)閉出水口、鼓風(fēng)機(jī)和日照模擬器，打開環(huán)狀噴水器和螺旋攪拌器，重復(fù)浸泡試驗(yàn)或者降雨模擬試驗(yàn)。
[0023]環(huán)狀噴水器軸心處有日照模擬器8，對日照模擬器8可進(jìn)行日照時(shí)長和日照強(qiáng)度的調(diào)節(jié)，且能夠使光照和熱輻射均勻的照射到巖樣上，從而模擬日照強(qiáng)度及日照溫度對裸露巖樣表面的影響。
[0024]試驗(yàn)倉1設(shè)有出水口 10，可與噴水器7相互協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)容器內(nèi)部水位液面高度，內(nèi)置于試驗(yàn)倉1內(nèi)部的水位感應(yīng)器14能實(shí)測試驗(yàn)倉1內(nèi)的水位高度，使巖樣浸泡在水中的高度發(fā)生預(yù)定的變化，從而模擬水位升降產(chǎn)生的消落帶對庫岸邊坡巖體的影響。
[0025]試驗(yàn)倉1外部頂面處連接有鼓風(fēng)機(jī)9，在進(jìn)行干濕循環(huán)試驗(yàn)及風(fēng)化作用模擬試驗(yàn)時(shí)，打開出水口 10，放干所有試驗(yàn)倉1內(nèi)的水，打開鼓風(fēng)機(jī)9和日照模擬器8，對試驗(yàn)倉1內(nèi)的巖樣裸露表面進(jìn)行風(fēng)干或者烘干，然后關(guān)閉出水口 10、鼓風(fēng)機(jī)9和日照模擬器8，打開環(huán)狀噴水器7和螺旋攪拌器，重復(fù)浸泡試驗(yàn)或者降雨模擬試驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種模擬在日照降雨及風(fēng)化作用下水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用的裝置，其特征在于:所述裝置包括試驗(yàn)倉(I)、及設(shè)在所述試驗(yàn)倉(I)內(nèi)的螺旋攪拌器軸(4)，螺旋攪拌器軸(4)上設(shè)有螺旋攪拌器葉片(5)，巖樣容器(2)邊緣與試驗(yàn)倉(I)邊緣相接、且與試驗(yàn)倉(I)連通； 試驗(yàn)倉(I)內(nèi)壁頂部軸心處有日照模擬器(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬在日照降雨及風(fēng)化作用下水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用的裝置，其特征在于:所述巖樣容器(2)內(nèi)壁設(shè)有密封層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬在日照降雨及風(fēng)化作用下水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用的裝置，其特征在于:試驗(yàn)倉(I)內(nèi)壁頂面固定中空環(huán)狀的噴水器(7)，噴水器(7)與外接供水裝置相連接，噴水器(7)表面設(shè)有噴水孔洞(11)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬在日照降雨及風(fēng)化作用下水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用的裝置，其特征在于:所述試驗(yàn)倉(I)外部頂面處連接有鼓風(fēng)機(jī)(9)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種模擬在日照降雨及風(fēng)化作用下水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用的裝置，其特征在于:所述噴水器(7)內(nèi)部設(shè)有旋轉(zhuǎn)擋片(12)，旋轉(zhuǎn)擋片繞噴水器中心旋轉(zhuǎn)。
【專利摘要】一種模擬在日照降雨及風(fēng)化作用下水流對庫岸邊坡巖體沖刷作用的裝置包括試驗(yàn)倉、螺旋攪拌器軸、日照模擬器、鼓風(fēng)機(jī)及環(huán)狀噴水器，螺旋攪拌器軸上設(shè)有螺旋攪拌器葉片。環(huán)狀噴水器軸心處有日照模擬器，對日照模擬器可進(jìn)行日照時(shí)長和日照強(qiáng)度的調(diào)節(jié)，且能夠使光照和熱輻射均勻的照射到巖樣上，從而模擬日照強(qiáng)度及日照溫度對裸露巖樣表面的影響。鼓風(fēng)機(jī)通過向試驗(yàn)倉鼓風(fēng)，并在日照模擬器的配合下進(jìn)行干濕循環(huán)試驗(yàn)及模擬風(fēng)化作用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，本裝置可考慮水流沖刷巖樣的速度、侵入水中的巖樣高度、巖樣干濕循環(huán)時(shí)間和次數(shù)、降雨量大小、日照時(shí)長及溫度等因素單獨(dú)對巖樣的影響和作用效果。
【IPC分類】G01N3/56, G01N17/02, G01N17/00
【公開號】CN105241773
【申請?zhí)枴緾N201510698924
【發(fā)明人】王瑞紅, 鄧捷, 蔣昱州, 李萬文, 徐春霖, 王宇軒, 馮世國, 田夢思, 楊雪, 徐曉
【申請人】三峽大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月23日