[发明专利]一种用于预测边坡位移的室内实验模型及方法

权利要求书

1.一种用于预测边坡位移的室内实验模型，其特征在于，包括模型箱(1)和数据采集系统(2)，所述模型箱(1)包括具有特定倾角的斜面段(101)和分别与所述斜面段(101)两端连接且水平的上平面段(102)和下平面段(103)；所述模型箱(1)内设置有土体模型(104)；所述土体模型(104)的坡度、土壤压实度与待预测边坡的坡度、土壤压实度相等；所述斜面段(101)、所述上平面段(102)和所述下平面段(103)的材料为透明有机玻璃，且上方敞开设置；所述模型箱(1)上方设置有喷淋装置(105)，所述喷淋装置(105)将水均匀的喷洒在所述土体模型(104)的各部分，并记录喷淋量；所述数据采集系统(2)包括传感设备(201)、图像采集设备(202)和主机(203)；所述喷淋装置(105)、所述传感设备(201)和所述图像采集设备(202)将采集到的数据传输给所述主机(203)。

2.根据权利要求1所述用于预测边坡位移的室内实验模型，其特征在于，所述土体模型(104)的制作方法如下：

步骤S1，用黑色油墨将实验用砂染黑并烘干，得到黑色实验用砂；

步骤S2，将实验用砂和黑色实验用砂配置成特定含水率；

步骤S3，在所述模型箱(1)各段的底部粘附一层实验用砂；

步骤S4，在所述模型箱(1)底部水平铺设一层实验用砂，在该层实验用砂上方水平铺设一层黑色实验用砂，形成一层土体，并对该土体进行刮毛；

步骤S4，重复步骤S3，制作若干成叠加的土体，得到土体模型(104)。

3.根据权利要求1所述用于预测边坡位移的室内实验模型，其特征在于，所述传感设备包括若干土壤水分传感器、正空隙水土压力传感器和负空隙水压力传感器；各所述传感器均埋设在所述土体模型(104)位于所述斜面段(101)的部分。

4.根据权利要求1所述用于预测边坡位移的室内实验模型，其特征在于，所述下平面段(103)的底部设置有若干渗水孔；所述下平面段(103)内壁底部铺设有纱布。

5.根据权利要求1所述用于预测边坡位移的室内实验模型，其特征在于，所述图像采集设备(202)包括录像机，所述录像机录制所述模型箱(1)的侧壁变化状态。

6.一种边坡位移的预测方法，采用权利要求1-4中任意一种用于预测边坡位移的室内实验模型模拟边坡位移，其特征在于，包括以下步骤：

步骤G1，令所述喷淋装置(105)喷洒特定量的水；

步骤G2，所述图像采集设备(202)包括摄像机，所述摄像机间隔时间T1采集所述模型箱(1)的侧壁图像；

步骤G3，所述传感设备(201)间隔时间T2采集所述土体模型(104)的相关参数；

所述数据采集系统(2)包括同步器(204)，所述同步器(204)对所述设备传感器(201)、所述图像采集设备(202)和所述主机(203)的时间进行同步；

所述主机(203)通过piv技术处理所述侧壁图像，得到边坡位移的模拟结果。

7.根据权利要求6所述边坡位移的预测方法，其特征在于，在步骤G1之前还包括以下步骤：

在所述模型箱(1)朝向所述图像采集设备(202)一侧的内壁上的若干特定位置标记控制点，所述控制点中心为黑色圆点，边缘为白色圆环；

将打印有若干参考点的白纸粘贴在所述模型箱(1)朝向所述图像采集设备(202)一侧的内壁上，所述白纸打印有参考点的一侧面向所述图像采集设备(202)，所述参考点为黑色圆点，且矩阵排布；

采集所述模型箱(1)侧壁的图像，通过圆心识别方法获取各所述参考点的坐标，根据所述参考点的坐标获取所述控制点的坐标；

移除所述白纸。

8.根据权利要求7所述边坡位移的预测方法，其特征在于，采集所述模型箱(1)带有白纸的侧壁图像时，使用的摄像机分辨率高于步骤G2中使用的摄像机。

9.根据权利要求6所述边坡位移的预测方法，其特征在于，步骤G2中使用的摄像机数量至少为一台，各摄像机同时工作。