[发明专利]一种多功能采场边坡生态修复的模拟方法及模拟装置

说明书

一种多功能采场边坡生态修复的模拟方法及装置，可以有效模拟不同地区、不同季节、不同类型矿山边坡地形、不同土壤、不同地震烈度、不同栽植植被及其复合形成的条件下，环境生态修复机理、环境生态修复前后边坡稳定性、水土流失量、土壤养分变化规律、植物生长规律等，解决现有技术对露天矿边坡环境生态修复系统性研究的缺乏，考虑影响环境生态修复各因素间的耦合性，为边坡环境生态修复技术的研究提供参考依据。

技术领域

本发明创造涉及一种多功能采场边坡生态修复的模拟方法及模拟装置，属于环境岩土工程技术领域。

背景技术

矿产资源开发是我国的基础产业，随着我国国民经济快速发展，对矿产资源需求量将继续增大。目前，我国大型露天矿都已进入深凹开采，形成了高达300-400m，甚至400-500m的高陡边坡。露天矿这些高陡边坡大都处于临界稳定状态，开采爆破及地震等，将会破坏边坡的稳定，可能引发严重的滑坡和泥石流等地质灾害，同时裸露的边坡还严重破坏了原有的生态植被，还导致水土流失和生态环境失衡。

边坡环境生态修复方式多种多样，涉及到岩石力学、岩土力学、地质学、生物学、土壤学、肥料学、园艺学、草业学、林学、环境生态学等。由于开采造成地面形态改变，边坡的稳定性差，使得生态恢复极其困难，因此边坡生态恢复不仅要解决植物品种的合理选择问题，还要解决边坡生态前后坡面稳定性问题，开发一种多功能采场边坡生态修复的模拟装置及方法具有重要意义。

目前用于研究边坡修复的模拟装置功能单一，如研究边坡稳定性相关的模拟装置只针对裸露边坡稳定性设计，研究边坡生态修复相关的模拟装置只针对植物生长情况设计，未考虑植物生长对边坡稳定性的影响，以及边坡滑动变形、地下采空区导致地温变化对植物的影响等。

针对上述问题，为边坡环境生态修复技术的研发提供更有价值的参考依据，综合考虑多种因素对生态修复效果的影响，需要一种多功能采场边坡生态修复的模拟装置，克服野外试验费时费力，开采条件不断变化，天气因素不可控，成本高等缺点，缩短试验周期，加快研究进程。

发明内容

为了解决上述技术问题，发明创造提供了可以有效模拟不同地区、不同季节、不同类型矿山边坡地形、不同土壤、不同地震烈度、不同栽植植被及其复合形成的条件下，环境生态修复机理、环境生态修复前后边坡稳定性、水土流失量、土壤养分变化规律、植物生长规律等，解决现有技术对露天矿边坡环境生态修复系统性研究的缺乏，考虑影响环境生态修复各因素间的耦合性。

为了实现上述目的，本发明创造采用的技术方案是：一种多功能采场边坡生态修复的模拟方法，其步骤为：

1）、堆砌边坡模型：将从露天矿采场边坡采集的岩土体运输到封闭的模拟实验室的边坡模装置中，堆砌成边坡模型；

2）、前期边坡稳定性测试：

2a）、降雨测试：使用降雨装置对边坡进行降雨，降雨后利用三维数字散斑应变测量系统监测边坡位移变形规律，设定不同的降雨量，进行多次实验，并记载实验数据；

2b）、振动测试：使用模拟地震振动台对边坡输入振动波，使用三维数字散斑应变测量系统监测振动过程中及振动后边坡的位移形变规律，设定不同的振动系数，进行多次实验，并记载实验数据；

2c）、分别采用先降雨后振动，和先振动后降雨的方法，记载多组实验数据，对比得到降雨和振动对边坡的相互影响数据；

3）、边坡生态修复测试：将边坡模型分为修复区和原始区，在修复区种植植物，测试不同温度、湿度、地温、光照下植物的生长数据，修复周期结束后，进行降雨，再对比修复区和原始区的水土流失量；

4）、将经过步骤3）后的修复区进行步骤2）中的测试，得到因植被而增加的土的粘聚力、土条重量、土体强度参数，对比修复前后在降雨和振动作用下边坡表面及内部土体位移数据，得到植被对边坡稳定性规律。