一种可移动模拟护坡表层抗旱抗冲刷性能试验装置

本技术涉及生态护坡测试，具体而言，尤其涉及一种可移动模拟护坡表层抗旱抗冲刷性能试验装置。

背景技术：

1、近年来，我国每年因降雨所导致的各类滑坡灾害越来越多，对边坡的防护问题也越来越受关注。在确保边坡稳定性的同时建设生态文明，生态护坡技术满足了现有的需求，生态护坡技术在裸露的边坡上覆盖适合植物生长的基材，而生长出的植物，茎叶可帮助边坡阻截部分雨水还可以帮助边坡遮挡阳光避免干旱开裂，根茎则可加强基材和边坡的附着力。生态护坡技术也逐步广泛应用于边坡的绿化和防护。

2、目前研究显示，降雨所导致边坡失稳的主要影响因素为边坡雨水入渗、雨水冲刷、地下水位升高引起土体自重应力降低等，干旱会导致植物生长发育不完全，基材开裂脱落等。寒冷地区的生态建设也开展困难，植被在寒冷气候下难以生存，土壤基材层冻融等会造成财产损失和人员伤亡的影响。

3、目前对抗冲刷设备的探究主要适用于室内，无法进行室外抗寒试验。现有装置移动、安装不便，无法真实模拟野外情况。设备试验模式单一，无法兼顾抗旱、抗寒、抗冲刷、抗渗的试验，且数据记录相较繁琐，变量控制步骤杂糅等。边坡失稳原因主要由降雨冲刷所带来的雨滴溅蚀、径流、入渗等因素，土层流失及土层入渗流失等造成滑坡等灾害；干旱地区主要由于植被生长条件不充沛，导致根系对土层的张拉力较低；严寒地区主要存在冻融问题，植物的生存周期和土层的粘结力决定了边坡的稳定性。传统的设备只单纯的分析降雨所带来的影响，无法综合性分析各地区气候差异，所带来的工况条件下的生态建设稳定性问题，对此还需要进一步的探究。

技术实现思路

1、根据上述提出对抗冲刷研究设备无法真实模拟抗冲刷和抗旱试验的技术问题，而提供一种可移动模拟护坡表层抗旱抗冲刷性能试验装置。能够实现抗寒、抗旱、抗冲刷、抗渗多种性能测试，还可以实现模拟边坡岩土体装置及喷播绿化护坡结构。

2、本实用新型采用的技术手段如下：

3、一种包括自然条件模拟装置、边坡模拟设备、冲刷物收集装置、可移动拆卸框架和监测装置；

4、所述自然条件模拟装置用以模拟在干旱条件下、不同种风力和在不同降雨情况下的护坡表层破坏情况，所述自然条件模拟装置包括给水管，所述给水管的一端连接外接的水源，所述给水管的另一端连接矩形的顶板，所述顶板下部设置有降雨板或光照板；

5、所述可移动拆卸框架包括四个支撑柱，所述支撑柱上端与顶板底面的四角相连，所述支撑柱中部通过三头接头与第一支撑架相连，所述支撑柱底部与第二支撑架相连；

6、所述边坡模拟设备用以根据需求模拟边坡形式，所述边坡模拟设备包括承载基材层，所述承载基材层上设置有基材板，所述基材板设置于第一支撑架上部，所述基材板侧面的支撑柱间设置有支撑横管，所述支撑横管上设置有变速风扇；

7、所述冲刷物收集装置包括第一收集盒和第二收集盒，所述第一收集盒固定于第一支撑架下部，所述第一收集盒设置于基材板下方，所述第二收集盒设置于第二支撑架上；所述第一收集盒用以收集渗透到模拟边坡下、基材层和模拟边坡接触面间的泥水；所述第二收集盒用以收集表面径流、溅蚀的冲刷物；

8、所述监测装置包括操控台、多功能传感器、压力测力器和相机，所述压力测力器设置于第二支撑架上表面，所述相机正对基材板设置，所述相机设置于相机支架上。

9、进一步地，所述给水管上设置有电磁阀、变压水泵和流量计。

10、进一步地，所述支撑柱下端设置有万向轮，所述支撑柱与顶板相连处设置有可调节伸缩杆。

11、进一步地，所述压力测力器、相机、变速风扇、电磁阀、变压水泵和流量计分别与多功能传感器电连接，所述多功能传感器与操控台电连接。

12、进一步地，所述承载基材层上设有用以收集入渗影响数据的孔洞。

13、进一步地，所述边坡模拟设备还包括固定板，所述固定板通过固定钩固定于第一支撑架上，所述固定板上表面设置有第一转动杆，所述第一转动杆的一端与设置在第一支撑架侧面的转动扳手转动连接，所述第一转动杆的另一端与第二转动杆的一端转动连接，所述第二转动杆的另一端与承载基材层转动连接。

14、进一步地，所述基材板的基材内插入有测量柱。

15、较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

16、1、考虑了不同降雨情况，可模拟在有风无风条件下小雨、中雨、大雨等情况下边坡抗冲刷性能，考虑了边坡入渗因素，适用于各种环境因子影响下的边坡性能，可针对模型坡度、降雨、光照、基材等多种因素进行变量处理，开展边坡基材抗旱抗冲刷性能的相关理论研究，为数值模拟分析过程提供有效数据和依据，较现有测试方法可选择降雨条件更多样化。

17、2、可定量流量，可操控流速，得到的数据更精准，将被冲刷量与出水量作为抗冲刷性能指标，可精确量化抗冲刷性能评价，更加严谨。

18、3、实时监测坡面受损情况，以冲刷量、坡面冲刷高度、含水率、坡面受损情况等多种指标衡量坡面抗冲刷性能标准，使得到结果更精确，更加贴合工程实际。

19、4、安装简单，可拆卸可移动，可进行户外试验，也可在冬季进行抗旱室外模拟试验。可进行干旱状态下的模拟，通过孔隙度(密实度)、密度、容重等数据和直观观测衡量评价边坡受损情。

20、5、基材板方便更换拿取，可进行多组试验，模拟真实边坡地貌特征和土壤特征，可以对比检验多种基材的抗冲刷性能，对增强边坡的抗冲刷性能、植被选型、基材配比等提供了有价值的技术指导。

21、6、数据显示更加直观、标准，在试验过程中可以实时得到部分数据，提高试验效率。数据评判标准更加精确，提高了试验数据的准确度。

22、基于上述理由由本实用新型可在生态护坡测试等领域广泛推广。

技术特征：

1.一种可移动模拟护坡表层抗旱抗冲刷性能试验装置，其特征在于：包括自然条件模拟装置、边坡模拟设备、冲刷物收集装置、可移动拆卸框架和监测装置；

2.根据权利要求1所述的可移动模拟护坡表层抗旱抗冲刷性能试验装置，其特征在于，所述给水管(11)上设置有电磁阀(16)、变压水泵(17)和流量计(18)。

3.根据权利要求1所述的可移动模拟护坡表层抗旱抗冲刷性能试验装置，其特征在于，所述支撑柱(42)下端设置有万向轮(46)，所述支撑柱(42)与顶板(41)相连处设置有可调节伸缩杆(47)。

4.根据权利要求1所述的可移动模拟护坡表层抗旱抗冲刷性能试验装置，其特征在于，所述压力测力器(53)、相机(54)、变速风扇(15)、电磁阀(16)、变压水泵(17)和流量计(18)分别与多功能传感器(52)电连接，所述多功能传感器(52)与操控台(51)电连接。

5.根据权利要求1所述的可移动模拟护坡表层抗旱抗冲刷性能试验装置，其特征在于，所述承载基材层(21)上设有用以收集入渗影响数据的孔洞。

6.根据权利要求1所述的可移动模拟护坡表层抗旱抗冲刷性能试验装置，其特征在于，所述边坡模拟设备还包括固定板(24)，所述固定板(24)通过固定钩(25)固定于第一支撑架(44)上，所述固定板(24)上表面设置有第一转动杆(26)，所述第一转动杆(26)的一端与设置在第一支撑架(44)侧面的转动扳手(27)转动连接，所述第一转动杆(26)的另一端与第二转动杆(28)的一端转动连接，所述第二转动杆(28)的另一端与承载基材层(21)转动连接。

7.根据权利要求1所述的可移动模拟护坡表层抗旱抗冲刷性能试验装置，其特征在于，所述基材板(22)的基材内插入有测量柱(56)。

技术总结
本技术提供一种可移动模拟护坡表层抗旱抗冲刷性能试验装置，涉及生态护坡测试技术领域，所述装置包括自然条件模拟装置、边坡模拟设备、冲刷物收集装置、可移动拆卸框架和监测装置；所述自然条件模拟装置用以模拟在干旱条件下、不同种风力和在不同降雨情况下的护坡表层破坏情况，所述自然条件模拟装置包括给水管，所述给水管的一端连接外接的水源，所述给水管的另一端连接矩形的顶板，所述顶板下部设置有降雨板或光照板；本技术提供的可移动模拟护坡表层抗旱抗冲刷性能试验装置，将降雨数据精确量化，为数值模拟提供更加详细的数据，更为严谨多样化。

技术研发人员：王海涛,刘琳琳,张宇,杨岩,沈向军,涂兵雄,贾金青,吴锋,王宝媛,任昆
受保护的技术使用者：大连交通大学
技术研发日：20230809
技术公布日：2024/2/25