一种扫喷式边坡降雨系统的制作方法

本发明属于岩土工程测试设备技术领域，具体涉及一种扫喷式边坡降雨系统。

背景技术：

滑坡被认为是全球第三大自然灾害。在我国，据初步调查，灾害性滑坡点有1500余处，平均每年致近千人死亡，造成的直接经济损失达10多亿元，严重影响着我国的社会经济发展和人民的生命财产安全。滑坡研究一直是灾害领域的研究重点，而降雨是造成边坡不稳定性的主要因素之一，同时也是引起水土流失的重要原因，开展降雨作用下边坡的变形、破坏机理和稳定性的模型试验研究具有十分重要的理论意义和实际工程价值。因此，模拟自然降雨条件下边坡的变形、破坏机理和稳定性问题对我国的滑坡灾害预测和防治具有重大意义。

开展模拟边坡降雨问题的研究涉及到很多方面的问题。如果采用自然条件下天然降雨的方法采集边坡的相关参数，然后再将所得数据进行整理和汇总，整个周期比较长，费时费力且不易实现；同时，不同土质类型、不同坡度及不同降雨强度对边坡的影响程度互异，如何通过模型实验测试降雨对不同土质类型、不同坡度的边坡失稳机理的影响，以便提前采取相应措施，减少降雨对边坡稳定性的危害，已经成为岩土工程防灾领域中亟待解决的技术问题。

针对这一问题，虽然已有一些人工模拟降雨系统，但这些降雨系统存在降雨装置中支架固定、难以调节且不具备在双面边坡等复杂降雨边坡坡型条件下的支架坡度调节功能、模拟降雨的降雨均匀度不良、输出水压的可控性弱而导致喷头供水压力与流速不稳定、不利于模拟自然状态全天连续降雨、降雨强度不易调控或只可以进行大雨量降雨模拟试验、喷头到地面的竖向高度难以控制导致的降雨强度不均、降雨喷头固定不能移动且无法做往复运动、无法同时输出多路水压均等且稳定的水流、一次只能进行一个降雨模拟试验、喷头的供水管干扰喷头的喷洒方向、喷头水压的反冲作用力导致喷洒方向不垂直向下和支架多处焊接造成的不利拆卸与运输等一系列问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中人工模拟降雨系统存在的降雨装置中支架固定、难以调节且不具备在双面边坡等复杂降雨边坡坡型条件下的支架坡度调节功能、模拟降雨的降雨均匀度不良、输出水压可控性弱而导致喷头供水压力与流速不稳定、不利于模拟自然状态全天连续降雨、降雨强度不易调控或只可以进行大雨量降雨模拟试验、喷头到地面的竖向高度难以控制导致的降雨强度不均、降雨喷头固定不能移动且无法做往复运动、无法同时输出多路水压均等且稳定的水流和支架多处焊接而造成的不利拆卸与运输等问题。

为此，本发明提供了一种扫喷式边坡降雨系统，由降雨支撑装置、降雨扫喷控制装置和降雨水路装置组成；

所述降雨支撑装置包括由坡顶纵梁与横梁组成的坡顶、由坡面纵梁与横梁组成的坡面、坡顶支撑装置、坡面支撑装置、设于坡顶和坡面的传导支座，所述坡顶支撑装置的上端与坡顶纵梁连接，所述坡面支撑装置的上端与坡面纵梁连接，所述坡顶纵梁和坡面纵梁连接，所述坡顶支撑装置上方横向设有坡顶钢丝绳，所述坡面支撑装置上方横向设有坡面钢丝绳，所述坡顶钢丝绳和坡面钢丝绳之间设有导滑钢丝绳，所述坡顶钢丝绳高于坡面钢丝绳；

所述降雨扫喷控制装置包括变速箱、传导装置、发动机、发动机控制器、光电距离传感器和电源，所述光电距离传感器设于传导支座上，所述传导装置、发动机均与变速箱连接，所述发动机、光电距离传感器、电源均与发动机控制器连接，所述传导装置与发动机连接且设于降雨支撑装置的传导支座，所述光电距离传感器发送电信号给发动机控制器，发动机控制器收到信号后控制发动机反转，使所述传导装置转向运动；

所述降雨水路装置至少包括依次连接的水箱、水泵、水管、喷头，水泵与电源连接，所述水管设于降雨支撑装置的导滑钢丝绳上，所述喷头设于降雨扫喷控制装置的传导装置上。

所述坡顶支撑装置包括坡顶主支撑、坡顶辅助支撑，所述坡顶主支撑的中部与坡顶纵梁连接且至少为两个，分别设于坡顶末端的两侧，所述坡顶辅助支撑的上端与坡顶纵梁连接且至少为两组，分别设于坡顶的首端与中部；

所述坡面支撑装置包括坡面主支撑、坡面辅助支撑、角度调节斜支撑、斜加固支撑，所述坡面主支撑的中部与坡面纵梁连接且至少为两个，分别设于坡面的底部两侧，所述坡面辅助支撑的上端与坡面纵梁连接且至少为两个，分别设于坡面中部两侧，所述角度调节斜支撑一端与坡面辅助支撑中部连接，另一端与坡面纵梁连接，所述斜加固支撑一端与坡面主支撑连接，另一端设有斜加固支撑支座。

所述传导支座包括端头传导齿轮左支座、端头传导齿轮右支座、中间传导齿轮左支座、中间传导齿轮右支座；

所述坡顶末端横梁上中部和坡面底端横梁上中部均设有端头传导齿轮左支座和端头传导齿轮右支座，其余横梁上均设有中间传导齿轮左支座和中间传导齿轮右支座，所述端头传导齿轮左支座和端头传导齿轮右支座上均设有光电距离传感器。

所述坡顶纵梁由角铁制作，一边的一端设有一个铰接孔，与铰接孔同边上有两组坡顶辅助支撑杆链连接孔，另一端有一组坡顶主支撑立杆连接孔，另一边与两组坡顶辅助支撑杆链连接孔对称的位置上有两组坡顶中间横梁连接孔，与坡顶主支撑立杆连接孔对称的位置上设有一组坡顶末端横梁连接孔。

所述传导装置包括第一轴承中心固定螺杆、链条传导轴承、第二轴承中心固定螺杆、齿轮支座滚筒、链条传导齿轮、动力传导轴承、动力传动滚筒、动力输入齿轮、左传动链条、右传动链条、动力输入传导链条；

所述第一轴承中心固定螺杆与传导支座连接，固定在链条传导轴承内侧，所述齿轮支座滚筒的内侧与链条传导轴承的外侧固定连接，外侧上固定有链条传导齿轮，所述第二轴承中心固定螺杆与传导支座连接，固定在动力传导轴承内侧，所述动力传动滚筒两端固定有链条传导齿轮，中部固定有动力输入齿轮，所述左传动链条与右传动链条绕行在链条传导齿轮上，动力输入传导链条绕过横梁与动力输入齿轮与变速箱内部齿轮相连，变速箱上有调速控制器，变速箱与发动机通过动力输出传导链条连接。

所述降雨水路装置还包括带支架的过滤器、压力传感器、水表、水泵变频控制器、缓冲分流器，所述带支架的过滤器设于水箱内，水泵通过水管穿入水箱与带支架的过滤器连接，水管依次连接水泵、水表、机械稳压阀和压力传感器，压力传感器通过变频器数据线与水泵变频控制器连接，水泵变频控制器通过水泵导线与水泵连接，电源通过水泵变频控制器导线与水泵变频控制器连接，缓冲分流器通过水管与压力传感器连接；

所述水泵变频控制器根据水压设定值，控制调节水泵输出到水管中的水压，所述压力传感器将测得的水压值反馈到水泵变频控制器，水泵变频控制器与设定值比较后调节控制水泵输出功率。

所述坡顶主支撑由混凝土地锚、坡顶主支撑立杆、平面加固板、设于混凝土地锚上的支撑连接脚座组成，所述平面加固板设于支撑连接脚座上，所述混凝土地锚由圆板、地锚螺杆、混凝土和圆桶组成，所述圆板在圆桶下部，混凝土填充圆桶内部，地锚螺杆顶端高于混凝土，所述地锚螺杆下端穿过圆板固定，上端穿过圆桶顶部的混凝土后用螺母固定；

所述支撑连接脚座由连接圆板与支撑连接角铁组成，支撑连接角铁设于连接圆板中心，所述坡顶主支撑立杆的底端分别用螺栓与支撑连接脚座上的支撑连接角铁和平面加固板固定连接。

所述端头传导齿轮左支座与端头传导齿轮右支座均是由上下两部分角铁构成，分别用伸缩器连接，且顶部均有一个上齿轮连接孔，中部均有一个下齿轮连接孔，下部均有一组齿轮支座固定螺栓孔，下齿轮连接孔与齿轮支座固定螺栓孔之间设有光电距离传感器。

所述左传动链条与右传动链条之间设有降雨支管，所述降雨支管上设有两个下喷式扇形降雨喷头且与水管相通，该降雨支管中部和两端分别固定连接有配重。

所述缓冲分流器上设有排气通道、第一路稳压水流输出通道和第二路稳压水流输出通道，排气通道上安装有控制阀门和水压表，第一路稳压水流输出通道和第二路稳压水流输出通道分别安装有控制阀门，第一路稳压水流输出通道上连接有软管，软管中间固设在坡面主支撑上，所述软管末端连接有降雨支管，降雨支管与软管相通。

本发明的有益效果是：本发明用于岩土工程野外或室内不同坡型的边坡模拟降雨，是一种降雨均匀度好、供水压力稳定且可控性好、可以模拟自然状态全天连续降雨、可以调控降雨强度且可以实现小雨雨量模拟、具有到地面的竖向距离稳定且可往复运动的降雨喷头、可同时输出多路水压均等且稳定的水流、喷头喷洒方向稳定向下、便于拆装与运输、可以调节坡度且适用于双面边坡的可变坡度的扫喷式边坡降雨试验装置。

采用光电距离传感器感应方式，实现了喷头可以做往复运动，实现往返扫喷机械传动功能，通过角度调节斜支撑调节角度改变斜支撑长度的方式，实现了双面边坡等复杂坡型条件下降雨装置坡度的调节功能；采用两个下喷式扇形降雨喷头叠加的降雨方式，提高了降雨的均匀度；采用可控制的水泵、水泵变频控制器和压力传感器方式，实现了对输出水压的稳定控制，有利于模拟自然状态全天连续降雨，有效地解决了小雨降雨量难以模拟的问题，实现了模拟小雨到暴雨等多种常见降雨强度；采用可控制的发动机、齿轮链条传动、降雨支管和光电距离传感器感应方式，实现了喷头连续往复扫喷功能和扫喷时的雨强大小相等的特点；采用缓冲分流器设计，有利于分流出多条水压与流速都稳定性水流；采用导滑钢丝绳和滑轮，避免了输水软管的伸缩对喷头运动状态的干扰问题；采用降雨支管与链条通过轴承相连接的方式和在降雨支管上固定配重，有效地保障了喷头在坡顶与坡面的喷洒方向均保持垂直向下；采用螺栓固定连接或铰接的支架，有利于降雨支架设备的组装、拆卸与运输。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是实施例中混凝土地锚结构示意图；

图2是实施例中支撑连接脚座结构示意图；

图3是实施例中坡面主支撑杆结构示意图；

图4是实施例中坡顶主支撑杆结构示意图；

图5是实施例中坡面辅助支撑杆结构示意图；

图6是实施例中坡顶辅助支撑杆结构示意图；

图7是实施例中斜支撑杆结构示意图；

图8是实施例中平面加固板结构示意图；

图9是坡面主支撑、坡顶主支撑、坡面辅助支撑、坡顶辅助支撑结构示意图；

图10是实施例中L型加固铰接连接板示意图；

图11是实施例中T型铰接连接板示意图；

图12是实施例中坡顶纵梁示意图；

图13是实施例中坡面纵梁示意图；

图14是实施例中T型固定连接板示意图；

图15是实施例中横梁示意图；

图16是实施例中降雨支撑装置部分结构连接示意图；

图17是实施例中端头传导齿轮左右支座示意图；

图18是实施例中中间传导齿轮左右支座示意图；

图19是实施例中齿轮固定连接示意图；

图20是实施例中动力传导齿轮固定连接示意图；

图21是实施例中动力输入齿轮连接示意图；

图22是实施例中动力输入方式连接示意图；

图23是实施例中左右传动链条运动传导示意图；

图24是实施例中整体装配连接示意图；

图25是实施例中降雨支管与喷头连接和雨强叠加分布示意图。

图中：1、连接圆板；2、地锚螺杆；3、混凝土；4、圆桶；5、提环；6、混凝土地锚；7、支撑连接脚座；8、支撑连接角铁；9、伸缩器；10、坡面主支撑立杆；11、坡顶主支撑立杆；12、坡面辅助支撑立杆；13、坡顶辅助支撑立杆；14、斜支撑杆；15、平面加固板；16、L型加固铰接连接板；17、铰接孔；18、T型铰接连接板；19、铰接孔；20、螺栓孔；21、坡顶纵梁；22、铰接孔；23、坡顶辅助支撑杆链连接孔；24、坡顶主支撑立杆连接孔；25、坡顶中间横梁连接孔；26、坡顶末端横梁连接孔；27、坡面纵梁；28、铰接孔；29、坡面主支撑杆连接孔；30、坡面辅助支撑杆连接孔；31、斜支撑杆连接孔；32、坡面末端横梁连接孔；33、坡面中间横梁连接孔；34、T型固定连接板；35、T型固定连接板横向连接孔；36、T型固定连接板纵向连接孔；37、横梁；38、横梁端头连接孔；39、齿轮支座连接孔；40、坡顶主支撑；41、坡顶辅助支撑；42、坡面辅助支撑；43、角度调节斜支撑；44、坡面主支撑；45、斜加固支撑支座；46、斜加固支撑；47、铰接销钉；48、端头传导齿轮左支座；49、端头传导齿轮右支座；50、上齿轮连接孔；51、下齿轮连接孔；52、齿轮支座固定螺栓孔；53、光电距离传感器；54、中间传导齿轮左支座；55、中间传导齿轮右支座；56、第一轴承中心固定螺杆；57、链条传导轴承；58、齿轮支座滚筒；59、链条传导齿轮；60、第二轴承中心固定螺杆；61、动力传导轴承；62、动力传动滚筒；63、动力输入齿轮；64、左传动链条；65、右传动链条；66、动力输入传导链条；67、变速箱；68、调速控制器；69、动力输出传导链条；70、发动机；71、发动机控制器；72、发动机导线；73、信号线；74、电源；75、发动机控制器导线；76、水箱；77、水；78、带支架的过滤器；79、水泵；80、水表；81、机械稳压阀；82、压力传感器；83、变频器数据线；84、水泵变频控制器；85、水泵导线；86、水泵变频控制器导线；87、缓冲分流器；88、排气通道；89、水压表；90、第一路稳压水流输出通道；91、第二路稳压水流输出通道；92、软管；93、坡面钢丝绳；94、坡顶钢丝绳；95、导滑钢丝绳；96、滑轮；97、降雨支管；98、喷头；99、降雨支管轴承；100、轴承支座；101、配重；102、绑扎带；103、第一个喷头扇形降雨中间区域；104、两个喷头之间降雨交叉部分区域；105、第二个喷头扇形降雨中间区域。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种扫喷式边坡降雨系统，由降雨支撑装置、降雨扫喷控制装置和降雨水路装置组成；

所述降雨支撑装置包括由坡顶纵梁21与横梁37组成的坡顶、由坡面纵梁27与横梁37组成的坡面、坡顶支撑装置、坡面支撑装置、设于坡顶和坡面的传导支座，所述坡顶支撑装置的上端与坡顶纵梁21连接，所述坡面支撑装置的上端与坡面纵梁27连接，所述坡顶纵梁21和坡面纵梁27连接，所述坡顶支撑装置上方横向设有坡顶钢丝绳94，所述坡面支撑装置上方横向设有坡面钢丝绳93，所述坡顶钢丝绳94和坡面钢丝绳93之间设有导滑钢丝绳95，所述坡顶钢丝绳94高于坡面钢丝绳93；

所述降雨扫喷控制装置包括变速箱67、传导装置、发动机70、发动机控制器71、光电距离传感器53和电源，所述光电距离传感器53设于传导支座上，所述传导装置、发动机70均与变速箱67连接，所述发动机70、光电距离传感器53、电源均与发动机控制器71连接，所述传导装置与发动机70连接且设于降雨支撑装置的传导支座，所述光电距离传感器53发送电信号给发动机控制器71，发动机控制器71收到信号后控制发动机70反转，使所述传导装置转向运动；

所述降雨水路装置至少包括依次连接的水箱76、水泵79、水管、喷头98，水泵79与电源连接，所述水管设于降雨支撑装置的导滑钢丝绳95上，所述喷头98设于降雨扫喷控制装置的传导装置上。

本实施例采用光电距离传感器53感应方式，在喷头98运动到降雨支撑装置的端头附近时，光电距离传感器53将自动反馈电信号给发动机控制器71，有利于发动机70在喷头98扫喷过程中转换运转方向，从而实现了喷头98可以做往复运动，实现往返扫喷机械传动功能，从而也顺利实现了通过喷头98往复扫喷实现了边坡方向的连续降雨。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种扫喷式边坡降雨系统，所述坡顶支撑装置包括坡顶主支撑40、坡顶辅助支撑41，所述坡顶主支撑40的中部与坡顶纵梁21连接且至少为两个，分别设于坡顶末端的两侧，所述坡顶辅助支撑41的上端与坡顶纵梁21连接且至少为两组，分别设于坡顶的首端与中部；

所述坡面支撑装置包括坡面主支撑44、坡面辅助支撑42、角度调节斜支撑43、斜加固支撑46，所述坡面主支撑44的中部与坡面纵梁27连接且至少为两个，分别设于坡面的底部两侧，所述坡面辅助支撑42的上端与坡面纵梁27连接且至少为两个，分别设于坡面中部两侧，所述角度调节斜支撑43一端与坡面辅助支撑42中部连接，另一端与坡面纵梁27连接，所述斜加固支撑46一端与坡面主支撑44连接，另一端设有斜加固支撑46支座45。

通过角度调节斜支撑43调节角度改变斜支撑的长度，从而调整坡面纵梁27的倾斜度，可以在双面边坡等复杂坡型条件下可以改变坡面纵梁27的角度使其与待测坡面平行，从而使横梁37与坡面的竖向距离处处相等，实现了双面边坡等复杂坡型条件下模拟降雨装置坡度的调节功能，有效地解决了现有降雨装置中支架固定难以调节且不能适用于复杂降雨边坡坡型的问题。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种扫喷式边坡降雨系统，所述降雨水路装置还包括带支架的过滤器78、压力传感器82、水表80、水泵变频控制器84、缓冲分流器87，所述带支架的过滤器78设于水箱76内，水泵79通过水管穿入水箱76与带支架的过滤器78连接，水管依次连接水泵79、水表80、机械稳压阀81和压力传感器82，压力传感器82通过变频器数据线83与水泵变频控制器84连接，水泵变频控制器84通过水泵导线85与水泵79连接，电源通过水泵变频控制器导线86与水泵变频控制器84连接，缓冲分流器87通过水管与压力传感器82连接；

所述水泵变频控制器84根据水压设定值，控制调节水泵79输出到水管中的水压，所述压力传感器82将测得的水压值反馈到水泵变频控制器84，水泵变频控制器84与设定值比较后调节控制水泵79输出功率。

通过调节水泵变频控制器84的水压设定值，控制调节水泵79输出功率，从而改变水泵79输出到水管中的水压，压力传感器82把测得的水管中的水压值反馈到水泵变频控制器84，三者实时调控，使得水泵79输出水压可以自动达到预设值，使得试验装置的可控性可靠，实现了对输出水压的稳定控制，有利于模拟自然状态全天连续降雨。

本实施例中所述缓冲分流器87上设有排气通道88、第一路稳压水流输出通道90和第二路稳压水流输出通道91，排气通道88上安装有控制阀门和水压表89，第一路稳压水流输出通道90和第二路稳压水流输出通道91分别安装有控制阀门，第一路稳压水流输出通道90上连接有软管92，软管92中间固设在坡面主支撑44上，所述软管92末端连接有降雨支管97，降雨支管97与软管92相通。

缓冲分流器87有利于分流出多条水压与流速都稳定性水流，通过不同的稳压水流输出通道实现了可以同时输出多路水压均等且稳定的水流，适宜在相邻场地同时进行多个降雨模拟试验，有效地提高了试验效率。

实施例4：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种扫喷式边坡降雨系统，所述传导支座包括端头传导齿轮左支座48、端头传导齿轮右支座49、中间传导齿轮左支座54、中间传导齿轮右支座55；

所述坡顶末端横梁37上中部和坡面底端横梁37上中部均设有端头传导齿轮左支座48和端头传导齿轮右支座49，其余横梁37上均设有中间传导齿轮左支座54和中间传导齿轮右支座55，所述端头传导齿轮左支座48和端头传导齿轮右支座49上均设有光电距离传感器53。

其中，坡顶纵梁21由角铁制作，一边的一端设有一个铰接孔，与铰接孔同边上有两组坡顶辅助支撑41杆链连接孔23，另一端有一组坡顶主支撑40立杆连接孔24，另一边与两组坡顶辅助支撑41杆链连接孔23对称的位置上有两组坡顶中间横梁连接孔25，与坡顶主支撑40立杆连接孔24对称的位置上设有一组坡顶末端横梁连接孔26。如图13所示。

所述传导装置包括第一轴承中心固定螺杆56、链条传导轴承57、第二轴承中心固定螺杆60、齿轮支座滚筒58、链条传导齿轮59、动力传导轴承61、动力传动滚筒62、动力输入齿轮63、左传动链条64、右传动链条65、动力输入传导链条66；

所述第一轴承中心固定螺杆56与传导支座连接，固定在链条传导轴承57内侧，所述齿轮支座滚筒58的内侧与链条传导轴承57的外侧固定连接，外侧上固定有链条传导齿轮59，所述第二轴承中心固定螺杆60与传导支座连接，固定在动力传导轴承61内侧，所述动力传动滚筒62两端固定有链条传导齿轮59，中部固定有动力输入齿轮63，所述左传动链条64与右传动链条65绕行在链条传导齿轮59上，动力输入传导链条66绕过横梁37与动力输入齿轮63与变速箱67内部齿轮相连，变速箱67上有调速控制器68，变速箱67与发动机70通过动力输出传导链条69连接。

本实施例中左传动链条64与右传动链条65之间设有降雨支管97，所述降雨支管97上设有两个下喷式扇形降雨喷头98且与水管相通，该降雨支管97中部和两端分别固定连接有配重101。

采用可控制的发动机70、齿轮链条传动和降雨支管97，横梁37与坡面竖向距离处处相等，从而链条与坡面竖向距离相等，有利于控制喷头98到地面的竖向高度，发动机70驱动链条和齿轮运动，带动安装在链条上的降雨支管97运动，安装在降雨支管97上的喷头98将随着一起运动，从而在喷头98运动方向上通过喷头98的扫喷功能实现了雨强大小相等。降雨支管97与链条通过轴承相连接的方式和在降雨支管97上固定配重101的设计，避免了在降雨过程中，喷头98会因链条的转向或弯曲发生喷洒方向移位的问题，减小了喷头98水压的反冲作用力导致喷洒方向不垂直向下的问题，且有效地保障了喷头98在坡顶与坡面的喷洒方向均保持垂直向下。

采用两个下喷式扇形降雨喷头98叠加降雨，选用两个下喷式扇形降雨喷头98，调节两个喷头98的出水口方向在一条直线上，单个下喷喷头98扇形降雨的中间区域均匀度较好，两个下喷喷头98的间距可以通过降雨特性曲线确定，使得两个喷头98扇形降雨叠加部分的雨强与喷头98扇形降雨中间区域一致，这样就可以使得第一个喷头98扇形降雨中间区域、两个喷头98之间降雨交叉部分区域、第二个喷头98扇形降雨中间区域这三个区域基本雨强一致，从而实现边坡横断面的降雨均匀度。

实施例5：

在上述实施例的基础上，本实施例提供了一种如图24所示的一种扫喷式边坡降雨系统的具体实施例，其中，坡顶主支撑40由混凝土地锚6、坡顶主支撑立杆11、平面加固板15、设于混凝土地锚6上的支撑连接脚座7组成，所述平面加固板15设于支撑连接脚座7上，所述混凝土地锚6由圆板、地锚螺杆2、混凝土3和圆桶4组成，所述圆板在圆桶4下部，混凝土3填充圆桶4内部，地锚螺杆2顶端高于混凝土3，所述地锚螺杆2下端穿过圆板固定，上端穿过圆桶4顶部的混凝土3后用螺母固定；

所述支撑连接脚座7由连接圆板1与支撑连接角铁8组成，支撑连接角铁8设于连接圆板1中心，所述坡顶主支撑立杆11的底端分别用螺栓与支撑连接脚座7上的支撑连接角铁8和平面加固板15固定连接。在对角的两根地锚螺杆2上用螺母固定提环5，便于混凝土地锚6进行搬运，在使用混凝土地锚6时拆除提环5。混凝土地锚6如图1所示，支撑连接脚座7如图2所示，坡顶主支撑立杆11如图4所示，由上下两部分角铁组成，机械连接在伸缩器9上，通过伸缩器9实现坡顶主支撑立杆11的伸长与缩短。

坡顶辅助支撑41、坡面主支撑44、坡面辅助支撑42与坡顶主支撑40组成及结构相同，均由混凝土地锚6、支撑立杆、平面加固板15、设于混凝土地锚6上的支撑连接脚座7组成，支撑立杆结构相同，均由上下两部分角铁组成，机械连接在伸缩器9上，通过伸缩器9实现支撑立杆的伸长与缩短，坡面主支撑立杆10，如图3所示，坡面辅助支撑立杆12如图5所示，坡顶辅助支撑立杆13如图6所示；角度调节斜支撑43、斜加固支撑46均包括斜支撑杆14，如图7所示，斜支撑杆14由上下两部分角铁组成，机械连接在伸缩器9上，通过伸缩器9实现斜支撑杆14的伸长与缩短。

图8是本平面加固板15示意图。平面加固板15上有两列八个螺栓孔。图9是支撑立杆、混凝土地锚6和平面加固板15连接示意图。支撑连接脚座7用螺栓固定在混凝土地锚6上；坡面主支撑立杆10、坡顶主支撑立杆11、坡面辅助支撑立杆12和坡顶辅助支撑立杆13的底端分别用螺栓与支撑连接脚座7上的支撑连接角铁8和平面加固板15固定连接。

图16是降雨支撑装置部分结构连接示意图。其装配顺序为：先将若干个混凝土地锚6埋设在坡面与坡顶上；混凝土地锚6、支撑连接脚座7、平面加固板15和坡顶主支撑立杆11组成坡顶主支撑40；混凝土地锚6、支撑连接脚座7、平面加固板15和坡顶辅助支撑立杆13组成坡顶辅助支撑41；混凝土地锚6、支撑连接脚座7、平面加固板15和坡面辅助支撑立杆12组成坡面辅助支撑42；斜支撑杆14和伸缩器9组成角度调节斜支撑43；混凝土地锚6、支撑连接脚座7、平面加固板15和坡面主支撑立杆10组成坡面主支撑44；混凝土地锚6、支撑连接脚座7、平面加固板15和L型加固铰接连接板16组成斜加固支撑支座45，连接方式与图8类似；斜支撑杆14和伸缩器9组成斜加固支撑46；坡顶主支撑40上部的铰接孔与T型铰接连接板18上的铰接孔19铰接，然后T型铰接连接板18上的螺栓孔20与坡顶纵梁21上的坡顶主支撑杆连接孔24固定连接；坡顶辅助支撑41上部的铰接孔与T型铰接连接板18上的铰接孔19铰接，然后T型铰接连接板18上的螺栓孔20与坡顶纵梁21上的坡顶辅助支撑杆链连接孔23固定连接；坡面辅助支撑42上部的铰接孔与T型铰接连接板18上的铰接孔19铰接，然后T型铰接连接板18上的螺栓孔20与坡面纵梁27上的坡面辅助支撑杆连接孔30固定连接；坡面辅助支撑42中部的螺栓孔与T型铰接连接板18上的螺栓孔20固定连接，T型铰接连接板18上的铰接孔19与角度调节斜支撑43一端铰接，角度调节斜支撑43另一端与另一个T型铰接连接板18上的铰接孔19铰接，此T型铰接连接板18上的螺栓孔20与斜支撑杆连接孔31固定连接，调节角度调节斜支撑43上的伸缩器9，可以改变角度调节斜支撑43的长度，从而改变坡面纵梁27倾斜角度；斜加固支撑支座45与斜加固支撑46铰接；斜加固支撑46通过T型铰接连接板18与坡面主支撑44中部连接孔连接；坡顶纵梁21上的铰接孔22与坡面纵梁27上的铰接孔28通过铰接销钉47铰接；通过十二个T型固定连接板34上的T型固定连接板纵向连接孔36和六根横梁37两端的横梁端头连接孔38连接，T型固定连接板34上的T型固定连接板横向连接孔35分别对应连接坡顶纵梁21上的坡顶中间横梁连接孔25、坡顶纵梁21上的坡顶末端横梁连接孔26、坡面纵梁27上的坡面末端横梁连接孔32和坡面纵梁27上的坡面中间横梁连接孔33，降雨支撑装置的两个侧面支柱连接成了一个整体。

其中，图10是本发明的L型加固铰接连接板示意图。L型加固铰接连接板16由角铁制作，相互垂直的两个面上有对称的8个螺栓孔，有一侧面顶部有一个铰接孔17。

图11是本发明的T型铰接连接板示意图。T型铰接连接板18由平板制作，其上中间有一个铰接孔19，两端分别有一个螺栓孔20。

图12是本发明的坡顶纵梁示意图。坡顶纵梁21由角铁制作，左端有一个铰接孔22，与铰接孔22同面上有两组坡顶辅助支撑杆链连接孔23，右端有一组坡顶主支撑杆连接孔24，与两组坡顶辅助支撑杆链连接孔23对称的位置上有两组坡顶中间横梁连接孔25，与坡顶主支撑杆连接孔24对称的位置上有一组坡顶末端横梁连接孔26。

图13是本发明的坡面纵梁示意图。坡面纵梁27由角铁制作，右端有一个铰接孔28，与铰接孔同面上从左到有依次为一组坡面主支撑杆连接孔29、一组坡面辅助支撑杆连接孔30、一组斜支撑杆连接孔31，另一面上从左到右依次为一组坡面末端横梁连接孔32、两组坡面中间横梁连接孔33。

图14是本发明的T型固定连接板示意图。T型固定连接板34由平板制作，其上有一组T型固定连接板横向连接孔35和一组T型固定连接板纵向连接孔36。

图15是本发明的横梁示意图。横梁37由角铁制作，两端为角铁形状，中间仅保留角铁的一个侧面，使得横梁37在支撑降雨支架时，减小了横梁对降雨的影响，此侧面上有两组齿轮支座连接孔39，另一个侧面两端各有一组横梁端头连接孔38。

图17是本发明的端头传导齿轮左右支座示意图。其装配顺序为：端头传导齿轮左支座48与端头传导齿轮右支座49均是由上下两部分角铁构成，分别用伸缩器9连接，通过伸缩器9实现端头传导齿轮左支座48与端头传导齿轮右支座49的伸缩；两个支座的顶部均有一个上齿轮连接孔50，中部均有一个下齿轮连接孔51，下部均有一组齿轮支座固定螺栓孔52，下齿轮连接孔51与齿轮支座固定螺栓孔52之间有光电距离传感器53。

图18是本发明的中间传导齿轮左右支座示意图。其装配顺序为：中间传导齿轮左支座54与中间传导齿轮右支座55均是由上下两部分角铁构成，分别用伸缩器9连接，通过伸缩器9实现中间传导齿轮左支座54与中间传导齿轮右支座55的伸缩；两个支座的顶部均有一个上齿轮连接孔50，中部均有一个下齿轮连接孔51，下部均有一组齿轮支座固定螺栓孔52。图19是本发明的齿轮固定连接示意图。其装配顺序为：轴承中心固定螺杆56固定在链条传导轴承57内侧，齿轮支座滚筒58的内侧与链条传导轴承57的外侧固定连接，齿轮支座滚筒58的外侧上固定有链条传导齿轮59。

图20是本发明的动力传导齿轮固定连接示意图。其装配顺序为：轴承中心固定螺杆60固定在动力传导轴承61内侧。图21是本发明的动力输入齿轮连接示意图。其装配顺序为：动力传动滚筒62两端固定有链条传导齿轮59，中部固定有动力输入齿轮63。图22是本发明的动力输入方式连接示意图。其装配顺序为：与坡顶末端横梁连接孔26相连接的横梁37中部通过T型固定连接板34分别固定连接端头传导齿轮左支座48与端头传导齿轮右支座49，图19所示装置通过轴承中心固定螺杆56固定在上齿轮连接孔50上，图20所示装置通过轴承中心固定螺杆60固定在下齿轮连接孔51，动力传动滚筒62的两端内侧与一组图20所示装置的动力传导轴承61的外侧固定连接，左传动链条64与右传动链条65的绕行方式如图22所示，动力输入传导链条66绕过横梁37与动力输入齿轮63与变速箱67内部齿轮相连，变速箱67上有调速控制器68，变速箱67与发动机70通过动力输出传导链条69连接，发动机控制器71与发动机70通过发动机导线72连接，发动机控制器71通过四根信号线73与安装在端头传导齿轮左支座48和端头传导齿轮右支座49上的四个光电距离传感器53连接，如图22所示，电源74通过发动机控制器导线75与发动机控制器71连接。

图23是本发明的左右传动链条运动传导示意图。其装配顺序为：左传动链条64与右传动链条65分别运行在与端头传导齿轮左支座48和端头传导齿轮右支座49相连的链条传导齿轮59外侧，运行在与中间传导齿轮左支座54与中间传导齿轮右支座55相连的链条传导齿轮59顶部，如图23所示。

图24是本发明的整体装配连接示意图。其装配顺序为：水箱76里装有水77，水77里放置带支架的过滤器78，水泵79通过水管穿入水箱76与带支架的过滤器78连接，水管外侧与水箱76密封连接，通过水管依次连接水泵79、水表80、机械稳压阀81和压力传感器82，压力传感器82通过变频器数据线83与水泵变频控制器84连接，水泵变频控制器84通过水泵导线85与水泵79连接，电源74通过水泵变频控制器导线86与水泵变频控制器84连接，缓冲分流器87通过水管与压力传感器82连接，缓冲分流器87上有排气通道88、第一路稳压水流输出通道90和第二路稳压水流输出通道91，排气通道88上安装有控制阀门和水压表89，第一路稳压水流输出通道90和第二路稳压水流输出通道91分别安装有控制阀门，第一路稳压水流输出通道90上连接有软管92，软管92中间部分绑扎在坡面主支撑44上，两根坡面主支撑44上固定有坡面钢丝绳93，坡顶主支撑40是固定有坡顶钢丝绳94，坡面钢丝绳93与坡顶钢丝绳94中间固定有导滑钢丝绳95，导滑钢丝绳95上安装有若干个可以自由滑动的滑轮96，软管92固定在滑轮96上，坡顶钢丝绳94高于坡面钢丝绳93，使得固定在滑轮96上的软管92可在重力作用下快速的沿着导滑钢丝绳95滑向坡面钢丝绳93，软管92与降雨支管97相通。

图25是本发明的降雨支管与喷头连接和雨强叠加分布示意图。其装配顺序为：降雨支管97两端密封，降雨支管97与一组喷头98相通，降雨支管97与一组降雨支管轴承99内侧壁固定，降雨支管轴承99外侧壁上固定有轴承支座100，轴承支座100两个端部分别固定在左传动链条64和右传动链条65的一个链条节的两侧，使得降雨支管97及其上相连的其他装置在随着左传动链条64与右传动链条65运动时，不与中间传导齿轮左支座54和中间传导齿轮右支座55及其上安装的其他装置相互影响，降雨支管97中部和两端分别固定连接有配重101，使得确保在降雨过程中喷头98始终铅锤向下，软管92用绑扎带102绑扎在轴承支座100上，使得左传动链条64与右传动链条65运动时，拖动轴承支座100，从而拉动软管92运动，以减小软管92运动时对喷头98喷洒方向的影响，使得软管92的管内可以自由流通水体，绑扎带102与降雨支管97之间部分的软管92处于微松弛状态，以确保降雨支管97可以绕其自身的中心轴转动幅度达到±90°；喷头98的出水口为直线形式，下喷水体到达地面成窄条形，如图25所示，第一个喷头扇形降雨中间区域103与第二个喷头扇形降雨中间区105为两个喷头各自降雨雨量较为均匀的区域，两个喷头之间降雨交叉部分区域104是通过叠加两个喷头的降雨量，使得降雨强度与一个喷头扇形降雨中间区域103和第二个喷头扇形降雨中间区105一致，使得降雨均匀度的区域扩大，第一个喷头扇形降雨中间区域103、两个喷头之间降雨交叉部分区域104和第二个喷头扇形降雨中间区105，这三个区域为做试验时有效的降雨区域。

具体实施过程：

(1)降雨支撑装置安装

在进行土工野外或室内边坡降雨时，先对处理好的试验场地的坡度进行测量。在进行室内试验时，依据支架的架设状态，手提安装在混凝土地锚6上的提环5，将混凝土地锚6摆放到合适的位置上。在进行野外现场试验时，依据支架的架设状态，在地上挖坑，将坑底夯实，手提安装在混凝土地锚6上的提环5，安放在坑内并压实周围的土体。

拆除提环5，在所有混凝土地锚6上用螺栓固定支撑连接脚座7。将安装有伸缩器9的坡面主支撑立杆10与平面加固板15固定在对应的支撑连接脚座7上组合成坡面主支撑44。将安装有伸缩器9的坡顶主支撑立杆11与平面加固板15固定在对应的支撑连接脚座7上组合成坡顶主支撑40。将安装有伸缩器9的坡面辅助支撑立杆12与平面加固板15固定在对应的支撑连接脚座7上组合成坡面辅助支撑42。将安装有伸缩器9的坡顶辅助支撑立杆13与平面加固板15固定在对应的支撑连接脚座7上组合成坡顶辅助支撑41。将伸缩器9与斜支撑杆14组合成的角度调节斜支撑43的一端用T型铰接连接板18与坡面辅助支撑42中部连接孔相连。将L型加固铰接连接板16与平面加固板15固定在对应的支撑连接脚座7上组合成斜加固支撑支座45。将伸缩器9与斜支撑杆14组合成的斜加固支撑46的一端用T型铰接连接板18与坡面主支撑44中部连接孔相连，另一端与斜加固支撑支座45顶部的铰接孔17铰接。

坡顶纵梁21上的坡顶辅助支撑杆链连接孔23与坡顶辅助支撑41通过T型铰接连接板18连接，坡顶纵梁21上的坡顶主支撑杆连接孔24与坡顶主支撑40通过T型铰接连接板18连接。坡面纵梁27上的坡面辅助支撑杆连接孔30与坡面辅助支撑42通过T型铰接连接板18连接。坡面纵梁27上的斜支撑杆连接孔31与角度调节斜支撑43通过T型铰接连接板18连接，调节角度调节斜支撑43上的伸缩器9，使得坡面纵梁27与坡面平行。调节坡面辅助支撑42上的伸缩器9，使得在坡面纵梁27上的坡面主支撑杆连接孔29处安装的T型铰接连接板18的铰接孔19与坡面主支撑44上部的连接孔对齐，用螺栓将两者铰接。分别调节坡顶主支撑40、坡顶辅助支撑41、坡面辅助支撑42、坡面主支撑44、斜加固支撑46上安装的伸缩器9，使得坡顶纵梁21与坡面纵梁27到达预设高度，并确保坡顶纵梁21上的铰接孔22与坡面纵梁27上的铰接孔28对齐，用铰接销钉47将铰接孔22与铰接孔28铰接。通过十二个T型固定连接板34将六根横梁37两端分别固定在一组坡顶纵梁21上的坡顶中间横梁连接孔25与坡顶末端横梁连接孔26和一组坡面纵梁27上的坡面末端横梁连接孔32与坡面中间横梁连接孔33处。如图16所示。

用伸缩器9连接端头传导齿轮左支座48，并在端头传导齿轮左支座48上安装光电距离传感器53；用伸缩器9连接端头传导齿轮右支座49，并在端头传导齿轮右支座49上安装光电距离传感器53。如图17所示。用伸缩器9连接中间传导齿轮左支座54；用伸缩器9连接中间传导齿轮右支座55。如图18所示。

将动力输入齿轮63固定在动力传动滚筒62外壁中间，将两个链条传导齿轮19固定在动力传动滚筒62外壁两端，如图21所示。分别在动力传动滚筒62的内壁安装动力传导轴承61，将动力传导轴承61内壁固定在轴承中心固定螺杆60上，将两个轴承中心固定螺杆60用螺栓分别固定在端头传导齿轮左支座48与端头传导齿轮右支座49的下齿轮连接孔51处，通过两个T型铰接连接板18分别将端头传导齿轮左支座48与端头传导齿轮右支座49上的齿轮支座固定螺栓孔52和与坡顶末端横梁连接孔26相连的横梁37上的齿轮支座连接孔39相固定连接。

通过T型铰接连接板18将端头传导齿轮左支座48与端头传导齿轮右支座49均安装在与坡面末端横梁连接孔32相连的横梁37上。通过T型铰接连接板18将中间传导齿轮左支座54与中间传导齿轮右支座55均安装在与坡顶中间横梁连接孔25相连的横梁37和坡面中间横梁连接孔33相连的横梁37上。

轴承中心固定螺杆56固定在链条传导轴承57内侧，齿轮支座滚筒58的内壁固定在链条传导轴承57外侧，链条传导齿轮59固定在齿轮支座滚筒58的外侧，如图19所示。通过螺栓将二十二个轴承中心固定螺杆56安装在十二个上齿轮连接孔50与十个下齿轮连接孔51处。

变速箱67和发动机70固定在地面上，变速箱67固定在动力输入齿轮63的正下方。打开动力输入传导链条66上的接口，使动力输入传导链条66绕过动力输入齿轮63、横梁37与变速箱67内部的齿轮，封闭动力输入传导链条66上的接口。使用同样的方式将左传动链条64与右传动链条65绕在与端头传导齿轮左支座48和端头传导齿轮右支座49相连的链条传导齿轮59的外侧，并绕在与中间传导齿轮左支座54和中间传导齿轮右支座55相连的链条传导齿轮59的上部，如图23所示。用动力输出传导链条69连接变速箱67和发动机70。将发动机控制器71通过发动机导线72与发动机70相连，通过四根信号线73与安装在端头传导齿轮左支座48和端头传导齿轮右支座49上的四个光电距离传感器53相连，通过发动机控制器导线75与电源74相连。如图22所示。

水箱76里放置带支架的过滤器78，水泵79通过水管穿入水箱76与带支架的过滤器78连接，水管外侧与水箱76密封连接，水箱76里注满水77，通过水管依次连接水泵79、水表80、机械稳压阀81和压力传感器82，压力传感器82通过变频器数据线83与水泵变频控制器84连接，水泵变频控制器84通过水泵导线85与水泵79连接，电源74通过水泵变频控制器导线86与水泵变频控制器84连接，缓冲分流器87通过水管与压力传感器82连接，将第一路稳压水流输出通道90上连接有软管92，软管92中间部分绑扎在坡面主支撑44上，两根坡面主支撑44上固定有坡面钢丝绳93，坡顶主支撑40是固定有坡顶钢丝绳94，坡面钢丝绳93与坡顶钢丝绳94中间固定有导滑钢丝绳95，导滑钢丝绳95上安装有若干个可以自由滑动的滑轮96，软管92固定在滑轮96上，坡顶钢丝绳94高于坡面钢丝绳93，使得固定在滑轮96上的软管92可在重力作用下快速的沿着导滑钢丝绳95滑向坡面钢丝绳93，软管92与降雨支管97相通，如图24所示。

降雨支管97与一组喷头98相通，降雨支管97与一组降雨支管轴承99内侧壁固定，降雨支管轴承99外侧壁上固定有轴承支座100，轴承支座100两个端部分别固定在左传动链条64和右传动链条65的一个链条节的两侧，降雨支管97中部和两端分别固定连接有配重101；用绑扎带102绑扎在轴承支座100上，使得软管92的管内可以自由流通水体，绑扎带102与降雨支管97之间部分的软管92处于微松弛状态，以确保降雨支管97可以绕其自身的中心轴转动幅度达到±90°。

(2)降雨扫喷控制装置调试

接通电源74仅给发动机控制器71供电，通过发动机导线72给发动机70供电，发动机70通过动力输出传导链条69、变速箱67、动力输入传导链条66与动力输入齿轮63，使得动力传动滚筒62转动，动力传动滚筒62通过其上固定的链条传导齿轮59带动左传动链条64与右传动链条65运动，从而带动轴承支座100、降雨支管轴承99、降雨支管97、喷头98、配重101和软管92一起运动。通过发动机控制器71调节光电距离传感器53的感应距离。当降雨支管97运动临近端头传导齿轮左支座48和端头传导齿轮右支座49处时，光电距离传感器53产生感应信号，通过信号线73传递给发动机控制器71，发动机控制器71通过改变发动机导线72电流方向，使得发动机70反向运转，从而实现降雨装置的喷头来回扫喷。调节调速控制器68可以改变扫喷速率。关闭电源74。

(3)降雨水路装置调试

在场地上铺设不透水的防水布。在水箱76中注入足够量的水77，关闭第一路稳压水流输出通道90和第二路稳压水流输出通道91上的控制阀门，开启排气通道88上的控制阀门。开启电源74仅给水泵变频控制器84供电，水泵变频控制器84通过水泵导线85给水泵79供电，水77在水泵79的作用下通过管道依次流过水表80、机械稳压阀81和压力传感器82，进入缓冲分流器87，排完管路与缓冲分流器87里的空气，关闭排气通道88上的控制阀门，快速打开第一路稳压水流输出通道90和第二路稳压水流输出通道91上的控制阀门，排完此两条通道内的空气，关闭快速打开第一路稳压水流输出通道90和第二路稳压水流输出通道91上的控制阀门。压力表89上的示数会增大，显示当前缓冲分流器87水压。水压传感器82通过变频器数据线83给水泵变频控制器84传入表示水压大小的电信号，水泵变频控制器84可以根据其上面设定的水压大小值来改变水泵导线85里的电压与电流，控制水泵79的工作功率，确保管路与缓冲分流器87里的水压达到稳定状态。待水压达到设定值时，缓慢开启第一路稳压水流输出通道90上的控制阀门，使水缓慢通过软管92流入降雨支管97，从喷头98喷出，待喷头98喷出的量稳定时，则软管92、降雨支管97和喷头98里的空气被完全排出，快速第一路稳压水流输出通道90上的控制阀门，关闭电源74，移除防水布。

(4)降雨系统正式使用

重新开启电源74，根据所需要的雨强大小，依据降雨雨强与水压设定值之间的关系，设定水泵变频控制器84的水压设定值；根据水表80的流量值和水箱76的储水容量，计算给水箱76的补水最长时间间隔，确保及时给水箱76补充足够水量。

本实施例选用的是出水口为直线型的0.79mm直径的下喷式扇形降雨喷头，调节水管中的水压值接近0.03MPa时，降雨等级为小雨，调节水管中的水压值接近0.08MPa时，降雨等级为中雨，调节水管中的水压值接近0.3MPa时，降雨等级为大雨，调节水管中的水压值接近0.6MPa时，降雨等级为暴雨。即通过逐步增大水管中的水压值，可以使得喷头的降雨量依次达到小雨、中雨、大雨、暴雨等常见降雨强度，顺利实现了从小雨到暴雨的不同雨强控制，克服了目前降雨模拟试验相关试验设备难以真实模拟小雨和中雨的雨量难题。

以上各实施例没有详细叙述的方法和结构属本行业的公知常识，这里不一一叙述。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。