本發(fā)明涉及滑坡物理模型技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于滑坡土工模型試驗(yàn)的裝置。

背景技術(shù)：
對(duì)山體滑坡機(jī)理的研究工作中，使用的方法主要可歸結(jié)為：現(xiàn)場勘察與試驗(yàn)、現(xiàn)場監(jiān)測(cè)、理論分析與數(shù)值計(jì)算，以及物理模型試驗(yàn)等方法。由于滑坡形成機(jī)理的復(fù)雜性，使得采用物理模型試驗(yàn)已成為再現(xiàn)滑坡發(fā)生的重要研究手段之一。滑坡物理模型試驗(yàn)屬于地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)范疇，其理論源自于結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)?；履Ｐ驮囼?yàn)是地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)中針對(duì)滑坡這一特定研究對(duì)象的試驗(yàn)技術(shù)，其發(fā)展經(jīng)歷了框架式模型試驗(yàn)、底面摩擦模型試驗(yàn)、現(xiàn)場三維及足尺模型試驗(yàn)、滲水力模型試驗(yàn)、土工離心模型試驗(yàn)等試驗(yàn)階段，目前國內(nèi)外常用的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)多數(shù)是框架式模型試驗(yàn)和離心模型試驗(yàn)兩種形式。離心模型試驗(yàn)由于其利用土工離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力模擬重力，在Ng條件下，能夠使得小尺寸離心模型的應(yīng)力、應(yīng)變與原型相同或相似，因此在滑坡研究中得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在在離心模型試驗(yàn)中通過振動(dòng)臺(tái)、降水裝置模擬地震、下雨的情況已有大量文獻(xiàn)進(jìn)行了披露，例如中國專利CN204108697U公開的一種用于土工離心模型試驗(yàn)的降雨裝置、CN104391103A公開的用于離心模型的降雨模擬方法及其裝置；但如何在離心模型試驗(yàn)中模擬臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)等極端氣流情況，從而研究其對(duì)滑坡的影響則還未有相關(guān)研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種滑坡土木模型試驗(yàn)裝置，以減少或避免前面所提到的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種滑坡土木模型試驗(yàn)裝置，其設(shè)置于放置土工模型的模型箱上，其包括設(shè)置于所述土工模型斜坡上方的氣流發(fā)生器，所述氣流發(fā)生器為錐筒結(jié)構(gòu)，其下方設(shè)置有至少一個(gè)切向進(jìn)氣口，上方設(shè)置有一個(gè)出氣口，所述氣流發(fā)生器通過一個(gè)第一連接桿和一個(gè)第二連接桿與所述模型箱連接，所述第一連接桿頂部設(shè)置有一個(gè)位于所述模型箱頂部的收風(fēng)口，所述第二連接桿頂部設(shè)置有一個(gè)位于所述模型箱頂部的出風(fēng)口，所述收風(fēng)口與所述出風(fēng)口均為喇叭狀結(jié)構(gòu)，所述收風(fēng)口通過管道與所述切向進(jìn)氣口連接，所述出風(fēng)口通過管道與所述出氣口連接。優(yōu)選地，所述出氣口設(shè)置有電磁閥。優(yōu)選地，所述收風(fēng)口設(shè)置有電磁閥。優(yōu)選地，所述切向進(jìn)氣口與所述氣流發(fā)生器底邊的距離不小于所述氣流發(fā)生器的高度的1/8。優(yōu)選地，所述切向進(jìn)氣口與所述氣流發(fā)生器底邊具有一個(gè)角度為3-8度的傾斜角。優(yōu)選地，所述切向進(jìn)氣口與所述氣流發(fā)生器內(nèi)壁的與其平行的切線的距離為2-5mm。本發(fā)明所提出的一種用于滑坡土工模型試驗(yàn)的裝置，其可在土工模型外部產(chǎn)生氣流，從而可在離心模型試驗(yàn)中模擬臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)等極端氣流情況對(duì)滑坡的影響。附圖說明以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，圖1顯示的是土工離心機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的一種用于滑坡土工模型試驗(yàn)的裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖3顯示的是圖2中的氣流發(fā)生器的切向進(jìn)氣口的截面示意圖；圖4顯示的是圖2中的氣流發(fā)生器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。其中，相同的部件采用相同的標(biāo)號(hào)。圖1顯示的土工離心機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；參見圖1所示，在離心模型試驗(yàn)中，離心模型通常設(shè)置在一個(gè)模型箱中，該模型箱放置在土工離心機(jī)的吊籃1中，當(dāng)所述土工離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述吊籃1中就會(huì)產(chǎn)生Ng的離心加速度，這時(shí)，小尺寸的離心模型即可獲得與原型相同或相似的應(yīng)力、應(yīng)變，也就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際山體邊坡的滑坡研究。通常情況下，在研究滑坡時(shí)，土工離心機(jī)的離心加速度會(huì)在30g以上，甚至超過50g。因此，在模型箱外部會(huì)有高速氣流產(chǎn)生，但由于通常離心模型試驗(yàn)中使用的模型箱均為開口式結(jié)構(gòu)，因此在模型箱內(nèi)，離心模型外部的氣流相對(duì)平穩(wěn)，也就是離心模型外部的氣流相對(duì)靜止。圖2顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的一種用于滑坡土工模型試驗(yàn)的裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖3顯示的是圖2中的氣流發(fā)生器的切向進(jìn)氣口的截面示意圖；圖4顯示的是圖2中的氣流發(fā)生器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖2-4所示，為了能夠控制離心模型外部的氣流，從而可在離心模型試驗(yàn)中模擬臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)等極端氣流，本發(fā)明提供了一種用于滑坡土工模型試驗(yàn)的裝置，其設(shè)置于放置土工模型2的模型箱3上，其包括設(shè)置于所述土工模型2斜坡上方的氣流發(fā)生器41，所述氣流發(fā)生器41為錐筒結(jié)構(gòu)，其下方設(shè)置有至少一個(gè)切向進(jìn)氣口4111，上方設(shè)置有一個(gè)出氣口412，所述氣流發(fā)生器41通過一個(gè)第一連接桿42和一個(gè)第二連接桿43與所述模型箱3連接，所述第一連接桿42頂部設(shè)置有一個(gè)位于所述模型箱3頂部的收風(fēng)口44，所述第二連接桿43頂部設(shè)置有一個(gè)位于所述模型箱3頂部的出風(fēng)口45，所述收風(fēng)口44與所述出風(fēng)口45均為喇叭狀結(jié)構(gòu)，所述收風(fēng)口44通過管道與所述切向進(jìn)氣口4111連接，所述出風(fēng)口45通過管道與所述出氣口412連接。在安裝過程中，所述模型箱3頂部可設(shè)置橫梁，從而可對(duì)所述第一連接42和所述第二連接桿43進(jìn)行固定，所述第一連接桿42位于所述模型箱3在旋轉(zhuǎn)過程中的迎風(fēng)面一側(cè)，所述第二連接桿43位于所述模型箱3在旋轉(zhuǎn)過程中的背風(fēng)面一側(cè)。當(dāng)土工離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過所述收風(fēng)口44進(jìn)入到所述切向進(jìn)氣口411的氣流由于截面減小，因此流速增大，從而在從所述切向進(jìn)氣口411進(jìn)入所述氣流發(fā)生器41后，會(huì)在所述氣流發(fā)生器41內(nèi)產(chǎn)生旋流氣場，也就會(huì)在所述土工模型2外部形成負(fù)壓，從而可模擬龍卷風(fēng)等能產(chǎn)生負(fù)壓的極端氣流情況。產(chǎn)生旋流的氣流以及被吸入所述氣流發(fā)生器41的氣流可以通過所述出氣口412經(jīng)由管道從所述出風(fēng)口45排出。從而不會(huì)對(duì)所述模型箱3內(nèi)的氣場環(huán)境造成過多的影響。參見圖3所示，所述切向進(jìn)氣口411的通道與所述氣流發(fā)生器41內(nèi)壁的與其平行的最近的切線的距離d可設(shè)置為2-5mm，這樣一方面可保障從所述切向進(jìn)氣口411進(jìn)入的氣流能方便的產(chǎn)生旋流，另一方面便于對(duì)所述切向進(jìn)氣口411進(jìn)行加工。參見圖2所示，為了便于計(jì)算氣流對(duì)土工模型2產(chǎn)生的壓強(qiáng)，所述氣流發(fā)生器41要平行于所述土工模型2的坡面進(jìn)行設(shè)置，也就是說，所述氣流發(fā)生器41對(duì)應(yīng)于所述模型箱3的箱底具有一個(gè)傾斜角度，在這種情況下，為了保障所述氣流發(fā)生器41內(nèi)的旋流氣場要向所述氣流發(fā)生器41的頂部匯集，參見圖4所示，所述切向進(jìn)氣口411與所述氣流發(fā)生器41底邊的距離H1要不小于所述氣流發(fā)生器41的高度H的1/8，而且，所述切向進(jìn)氣口411的通道與所述氣流發(fā)生器41底邊具有一個(gè)角度α為3-8度的傾斜角。所述切向進(jìn)氣口411可設(shè)置多個(gè)，例如，可在其所在截面上沿圓心對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)或者四個(gè)。這樣可保障在不同進(jìn)氣流速情況下所產(chǎn)生的旋流氣場的中心位置的穩(wěn)定。參見圖4所示，所述出氣口412僅作為旋流氣流的流出通道，因此其可以設(shè)置在所述氣流發(fā)生器41靠近頂邊的側(cè)壁上，當(dāng)然，其也可設(shè)置在所述氣流發(fā)生器41的頂邊，所述出氣口412處可設(shè)置一個(gè)電磁閥，這樣，可通過關(guān)閉該電磁閥來封閉所述出氣口412，當(dāng)所述出氣口412封閉時(shí)，從切向進(jìn)氣口411進(jìn)入所述氣流發(fā)生器41就會(huì)溢出至所述土工模型2上，從而可模擬臺(tái)風(fēng)等能產(chǎn)生正壓的極端氣流情況。所述收風(fēng)口44可設(shè)置一個(gè)電磁閥(圖中未示出)，這樣可在試驗(yàn)過程中調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量。由本發(fā)明所提供的一種用于滑坡土工模型試驗(yàn)的裝置在離心試驗(yàn)中所產(chǎn)生的氣流壓力可通過在所述氣流發(fā)生器41中和所述模型箱中設(shè)置氣壓傳感器來測(cè)量。本發(fā)明所提出的一種用于滑坡土工模型試驗(yàn)的裝置，其可在土工模型外部產(chǎn)生氣流，從而可在離心模型試驗(yàn)中模擬臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)等極端氣流情況對(duì)滑坡的影響。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然本發(fā)明是按照多個(gè)實(shí)施例的方式進(jìn)行描述的，但是并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案。說明書中如此敘述僅僅是為了清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體加以理解，并將各實(shí)施例中所涉及的技術(shù)方案看作是可以相互組合成不同實(shí)施例的方式來理解本發(fā)明的保護(hù)范圍。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結(jié)合，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。