[发明专利]一种用于预测边坡位移的室内实验模型及方法

说明书

本发明涉及一种用于预测边坡位移的室内实验模型，包括模型箱和数据采集系统，模型箱包括具有特定倾角的斜面段和分别与斜面段两端连接且水平的上平面段和下平面段；模型箱内设置有土体模型；土体模型的坡度、土壤压实度与待预测边坡的坡度、土壤压实度相等；斜面段、上平面段和下平面段的材料为透明有机玻璃，且上方敞开设置；模型箱上方设置有喷淋装置，喷淋装置将水均匀的喷洒在土体模型的各部分，并记录喷淋量；数据采集系统包括传感设备、图像采集设备和主机；喷淋装置、传感设备和图像采集设备将采集到的数据传输给主机。本发明的模型通过模拟待预测边坡的各项参数，对土体模型发生位移前后进行观察和记录。

技术领域

本发明涉及一种用于预测边坡位移的室内实验模型及方法，属于边坡风险预测技术领域。

背景技术

边坡位移是边坡的重要危害之一。福建含有大量的粉砂边坡，粉砂边坡相比于土石边坡容易发生静态液化，更容易滑坡。静态液化的发生需要同时具备内在因素和外在因素，内在因素是该土体必须具有发生静态液化的能力，外在因素是土体所处的外部环境能够诱使静态液化的发生。即使是液化势很高的土体，在不适合的外部条件下也发生不了静态液化。土体的静态液化和土体类型、孔隙水压力都有相当的联系。因此通过控制土体模型参数，使其与待预测的边坡相当，能够用于预测边坡在何种情况下会发生位移。便于边坡位移的预警和治理。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种用于预测边坡位移的室内实验模型及方法，该模型通过模拟待预测边坡的各项参数，对土体模型发生位移前后进行观察和记录，能够得到土体模型在何种状态下能够发生位移。该方法通过piv技术，得到土体模型的精确位移两和破坏时间。

本发明的技术方案如下：

一种用于预测边坡位移的室内实验模型，包括模型箱和数据采集系统，所述模型箱包括具有特定倾角的斜面段和分别与所述斜面段两端连接且水平的上平面段和下平面段；所述模型箱内设置有土体模型；所述土体模型的坡度、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、所述上平面段和所述下平面段的材料为透明有机玻璃，且上方敞开设置；所述模型箱上方设置有喷淋装置，所述喷淋装置将水均匀的喷洒在所述土体模型的各部分，并记录喷淋量；所述数据采集系统包括传感设备、图像采集设备和主机；所述喷淋装置、所述传感设备和所述图像采集设备将采集到的数据传输给所述主机。

进一步的，所述土体模型的制作方法如下：

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，在所述模型箱各段的底部粘附一层实验用砂；

步骤S4，在所述模型箱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。

进一步的，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位于所述斜面段的部分。

进一步的，所述下平面段的底部设置有若干渗水孔；所述下平面段内壁底部铺设有纱布。

进一步的，所述图像采集设备包括录像机，所述录像机录制所述模型箱的侧壁变化状态。

一种边坡位移的预测方法，采用上述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，包括以下步骤：

步骤G1，令所述喷淋装置喷洒特定量的水；

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