水土流失邊坡用路基水流沖刷模擬裝置邊坡沖刷實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置

公路路基水流沖刷模擬裝置路橋交通荷載模擬裝置

一、產(chǎn)品介紹：

該裝置用于水土流失下公路路基洪水沖刷模擬實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)現(xiàn)對(duì)不同工況（洪水、非洪水）下路基水流沖刷過(guò)程的高精度模擬，通過(guò)可調(diào)節(jié)參數(shù)（流量、流速、降雨強(qiáng)度等），還原真實(shí)水流沖刷場(chǎng)景，為公路路基設(shè)計(jì)提供可靠數(shù)據(jù)，助力防護(hù)工程和排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

二、裝置設(shè)備組成：

（一）模擬模塊

泥石流模擬增強(qiáng)模塊：

結(jié)構(gòu)：長(zhǎng)5m，設(shè)有供料箱、閉水閘門(mén)，搭配固定擴(kuò)展滑道。供料箱可儲(chǔ)存砂石、泥土等物料，閉水閘門(mén)控制水流流量和流速。通過(guò)調(diào)節(jié)物料和水流供應(yīng)，結(jié)合降雨平臺(tái)模擬降雨，生成不同類(lèi)型和規(guī)模的泥石流，為后續(xù)模塊提供模擬源。

邊坡模擬模塊：

結(jié)構(gòu)：長(zhǎng)3m，包括可調(diào)節(jié)坡度的邊坡支架的邊坡模型，以及用于監(jiān)測(cè)邊坡土體變化的傳感器，通過(guò)降雨平臺(tái)模擬長(zhǎng)時(shí)間、中小強(qiáng)度降雨，促使邊坡巖土體逐漸發(fā)生侵蝕。利用供料箱向邊坡表面投放與當(dāng)?shù)赝临|(zhì)相似的顆粒物料，模擬降雨導(dǎo)致的土壤顆粒流失過(guò)程。控制降雨強(qiáng)度在5 - 15mm/h ，持續(xù)時(shí)間3 - 6小時(shí)。

路橋模擬模塊:

結(jié)構(gòu)：長(zhǎng)3m，由路基模型（模擬實(shí)際路基結(jié)構(gòu)和材料）、交通荷載模擬裝置（如加載千斤頂、振動(dòng)裝置等）組成。交通荷載模擬裝置可施加不同類(lèi)型和大小的荷載，模擬實(shí)際交通荷載與泥石流共同作用下路橋結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。同時(shí)，安裝有高精度應(yīng)變傳感器、位移傳感器等監(jiān)測(cè)設(shè)備，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路橋結(jié)構(gòu)在泥石流作用下的力學(xué)性能變化。

沖刷模擬模塊：

結(jié)構(gòu)：長(zhǎng)1.5m，在完成一定程度水土流失模擬后，通過(guò)坡底供水裝置和變頻水泵，快速增大水流流量，模擬短時(shí)間內(nèi)強(qiáng)降雨引發(fā)的洪水。將流量快速提升至大流量50 - 500L/min ，模擬洪水以2 - 8m/s的流速對(duì)路基進(jìn)行沖刷。

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（二）降雨平臺(tái)

主體框架采用高強(qiáng)度不銹鋼材質(zhì),具備良好的耐腐蝕性,降雨平臺(tái)采用分布式噴頭陣列布局,覆蓋整個(gè)模擬區(qū)域上方。噴頭選用高精度可調(diào)節(jié)式噴頭,能夠根據(jù)試驗(yàn)需求靈活調(diào)整降雨強(qiáng)度與雨滴粒徑。通過(guò)模擬自然降雨過(guò)程,為泥石流的形成提供水源條件。可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)降雨強(qiáng)度在0-200mm/h 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，模擬從毛毛細(xì)雨到暴雨等多種降雨工況。

（三）供水系統(tǒng)

包括坡底供水裝置、變頻水泵和水循環(huán)管道。為提供穩(wěn)定水流，通過(guò)變頻水泵調(diào)節(jié)流量，配合降雨平臺(tái)和供料箱，精確控制泥石流的形成和流動(dòng)參數(shù)。

（四）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

集成了多種傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，包括孔隙水壓力計(jì)、土壓力計(jì)、流速計(jì)、位移計(jì)、應(yīng)變傳感器等，以及多通道采集儀圖像采集設(shè)備。傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸和存儲(chǔ)。

（五）水循環(huán)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)由水循環(huán)系統(tǒng)由沉淀過(guò)濾池、變頻水泵和水循環(huán)管道組成。沉淀過(guò)濾池對(duì)模擬后的水流進(jìn)行沉淀和過(guò)濾處理，去除泥沙等雜質(zhì)，變頻水泵將處理后的水重新泵入系統(tǒng)循環(huán)使用。

三、主要技術(shù)參數(shù)

降雨強(qiáng)度調(diào)節(jié)范圍：0 - 200mm/h

流量調(diào)節(jié)范圍：0 - 500L/min

坡度調(diào)節(jié)范圍：0 - 60°

物料粒徑范圍：0.01mm - 100mm

軸向最大加載試驗(yàn)力：80KN

荷載加載誤差：控制在±1%

監(jiān)測(cè)參數(shù)精度

孔隙水壓力計(jì)：±1kPa

土壓力計(jì)：±2% FS

流速計(jì)：±0.01m/s

數(shù)據(jù)采集頻率：最高100Hz

主架機(jī)尺寸：長(zhǎng)2000*寬1000*高1000mm