[實用新型]考慮雨水作用下的大型滑坡物理模型試驗系統

無效

• 申請號: 200620163514.X
• 申請日: 2006-12-01
• 公開（公告）號: CN201015073Y
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 羅先啟;吳劍;張振華;趙家成;李宏階;牛恩寬;王志儉;曹玲;張峰;李運江;涂鵬飛
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G09B23/40
• 分類號: G09B23/40
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所
• 代理人: 成鋼

技術領域

本實用新型涉及一種滑坡物理模型試驗設備，屬于地質災害模型試驗領域。

背景技術

傳統的滑坡模型試驗系統主要由模型試驗槽、模型加載裝置和常規測量裝置組成，這種模型試驗系統存在以下幾個方面的不足：

(1)模型槽附屬功能單一，模型槽一般是獨立的試驗槽，很少在其上附屬其它系統，如降雨系統、地下水控制系統和非接觸式量測系統，這樣不利于滑坡模型試驗邊界條件的控制和模型試驗測試結果的精確獲得；

(2)模型加載裝置自動化程度不高，且控制精確度較低。這里的加載通常指的是通過抬高滑坡模型槽的仰角，來模擬滑坡材料參數的折減，以達到使滑坡破壞的目的。目前對模型槽仰角的變化來實現加載的自動化控制水平低，主要采用手動方式來實現，這對試驗結果影響很大，這主要是由于滑坡的變形破壞對坡角的變化很敏感。

(3)常規的位移和應力測量裝置主要采用傳感器，由于傳感器的尺寸相對模型試驗槽的尺寸來說較大，傳感器的移動對傳感器周圍的土體擾動較大，這樣就影響傳感器周圍土體的滲流及變形破壞響應，當傳感器的埋設斷面較多時，對整個模型試驗槽里的巖土體的影響就很大，從而導致局部或整體位移場和應力場失真。模型試驗系統中的土體隨著外界條件的變化處于飽和或非飽和狀態，對于非飽和土體要進行吸力和含水量的測量，常規的量測系統不能進行非飽和土體非飽和區含水量的測量。

(4)傳統的模型試驗人工降雨系統一般采用人工控制降雨強度，具體實施方式主要有人工手動進行單噴頭噴霧及人工手動控制多組噴頭，這些方式對降雨強度的控制誤差較大。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種集人工降雨控制系統、地下水位控制控制系統、γ射線透射法水分測試系統、非接觸光學位移測量系統及模型精確加載系統于一體的大型滑坡物理模型試驗系統。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種考慮雨水作用下的大型滑坡物理模型試驗系統，試驗模型槽1底部一側與液壓升降系統3連接，另一側設有固定鉸支座2，試驗模型槽1上方裝有人工降雨系統8，試驗模型槽1外側設有立柱12，小車支架6與立柱12連接，裝有放置γ射線放射源和吸收裝置的小車7安裝在小車支架6上，供水管道4與試驗模型槽1相通，試驗模型槽1內還設有庫水供水管9和庫水泄水管道10。地下水位控制系統中的馬氏供水系統中主要由馬氏管18組成，馬氏管18固定在模型槽1的側壁上。試驗模型槽1長度方向兩側裝有鋼化玻璃13。試驗模型槽1內裝有光學測量點14。

本實用新型所提供的大型滑坡物理模型試驗系統，集成人工降雨控制系統、地下水位控制控制系統、非接觸光學位移測量系統、γ射線透射法水分測試系統和模型精確加載系統于模型槽的綜合模型試驗系統對滑坡進行物理模型試驗。通過人工降雨控制系統可以模擬常見多發雨型，并實現不同雨型的自動控制；通過非接觸光學測量系統可以自動全程獲得滑坡各光學測點的位移，而克服傳統傳感器埋設對模型土體的擾動；通過γ射線透射法水分測試系統可以實現對模型土體的非飽和區進行非接觸量測；通過地下水位控制系統可以實現滑坡模型地下水位邊界的有效控制；通過自動液壓起降系統可以自動而精確實現滑坡坡度的改變，達到對滑坡加載的目的。該系統可進行考慮降雨、庫水位變化因素對滑坡變形破壞影響的滑坡物理模型試驗，具備操作方便、自動化程度高和測量精確度高的特點。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是本實用新型試驗槽的俯視結構示意圖。

具體實施方式

本系統主要由控制系統和量測系統兩大部分組成。其中控制系統包括模型試驗平臺起降控制系統、室內人工降雨控制系統、水庫水位變化控制系統；量測系統包括多物理量測試系統、非接觸位移量測試系統和γ射線透射法水分測試系統。

試驗平臺起降控制系統由試驗模型槽和液壓起降控制裝置組成。試驗平臺模型槽1底部和側面由角鋼組成框架結構，模型槽長度方向兩側用鋼化玻璃13封閉，模型槽1封閉的鋼化玻璃13一方面可以保證滑坡體中動態的水分運移系統的形成，另一方面便于滑坡物理力學量的測試，如利用玻璃的透光性，便于采用非接觸式光學測量方法對滑坡的位移進行施測；模型試驗平臺一端固定于地基固定鉸支座2，另一端由自動液壓起降系統3中的液壓缸支承，通過自動液壓起降控制系統3，可以將模型槽1繞固定鉸支座2抬升，抬升角度通過自動控制面板進行精確控制，以達到提高滑坡15坡角的目的。該模型起降平臺可安裝水分測試系統、非接觸位移場測試系統和多物理量測試系統，平臺上部屋頂安裝有人工降雨系統8。