[發(fā)明專利]一種地面變形氣囊模擬方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310403142.8
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103575198A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設計）人: 施斌;魏廣慶;盧毅;童恒金;宋占璞;姜月華;蘇晶文;孫義杰;張弛;劉瑾
• 申請（專利權）人: 南京大學;蘇州南智傳感科技有限公司;南京大學（蘇州）高新技術研究院;中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心
• 主分類號: G01B5/30
• 分類號: G01B5/30;G01B11/16
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發(fā)明涉及一種地面變形模擬的方法，具體是一種地面變形氣囊模擬方法。

背景技術

近年來由地面變形引起的地質(zhì)災害如地面沉降、地裂縫、地面塌陷等日益嚴重。據(jù)不完全統(tǒng)計，20世紀90年代初，天津、上海、江蘇、北京、浙江、河北等16省(區(qū)、市)地面沉降面積約為4.87萬Km2，到2003年約為9.4萬Km2，截至2011年12月，中國已有50余個城市出現(xiàn)地面沉降。地面沉降區(qū)往往伴生地裂縫，所以在地面沉降嚴重的地區(qū)其地裂縫也會相對比較嚴重。全國有12個省、市、區(qū)的200多個縣市存在較大的地裂縫。據(jù)統(tǒng)計，全國巖溶塌陷總數(shù)達2841處，塌陷坑33192個，塌陷面積約332平方公里，造成年經(jīng)濟損失達1.2億元以上；采空塌陷182處以上，塌坑超過1592個，塌陷面積大于1150平方公里，年經(jīng)濟損失達3．17億元。地面變形災害已嚴重影響人們的生產(chǎn)和生活，威脅了當?shù)厝嗣裆敭a(chǎn)安全，制約城市的可持續(xù)發(fā)展。對地面變形的發(fā)生和發(fā)展過程進行有效監(jiān)測是防治地面變形危害必不可少的工作之一，在整個防治工作中有著極其重要的地位。

在選擇有效的地面變形監(jiān)測方法時，模擬驗證各方法的可行性是其真正推廣應用的必經(jīng)階段。針對地面變形的模擬試驗目前存在的可控性和可重復性差等問題，提出一種有效的模擬方式，成為解決現(xiàn)今技術問題的當務之急。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有地面變形的模擬試驗目前存在的可控性和可重復性差等問題中存在的不足，本發(fā)明提供一種地面變形模擬的方法，

技術方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是：一種地面變形氣囊模擬方法：步驟1）鋪設墊層：在人工開挖槽底部，鋪設回填土料墊層，并整平墊層表面；所述回填土料的成分為砂、高嶺土和水；

步驟2）安置氣囊：在鋪設好的墊層上放置若干飽和氣囊，在氣囊周圍填鋪沙土料，直到氣囊僅露出頂部；每個氣囊分別安裝氣壓控制裝置；其中氣囊為可人工充放氣的橡膠氣囊；氣壓控制裝置為充氣導管和空氣開關。

步驟3）安裝變形觀測裝置：分別在每個氣囊頂端放置沉降標，并用環(huán)氧樹脂將沉降標底部與氣囊表面黏貼；其中沉降標底部為有機玻璃，底部中央有一空心鋁管，管中嵌套一根鋼條。

步驟4）土層填埋與監(jiān)測裝置鋪設：在氣囊的周圍空隙與上部采用土料進行分層回填；填埋過程中在各土層鋪設土體變形監(jiān)測裝置；土體變形監(jiān)測裝置為感測光纜和沉降標；鋪設所述感測光纜過程中，先施預應力，并將兩端固定保持預應力。

步驟5）土體變形測試：分層回填結固后，進行土體變形測試。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果：

1）采用氣囊法進行地面變形模擬，可以有效控制地面變形特點，充分驗證地面變形監(jiān)測技術的可行性；

2）人工控制氣囊的內(nèi)部氣壓，為地面變形的模擬提供一種簡單可行的方法；

3）氣囊模擬方法重復操作性強，可通過多次測量驗證得到更為精確、有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

附圖說明

附圖1為地面變形氣囊模擬試驗剖面示意圖；

附圖2為地面變形氣囊模擬試驗俯視圖；

附圖3為沉降標示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。

如附圖1所示，該方法包括如下步驟：

1）鋪設墊層：在人工開挖槽1底部，鋪設回填土料墊層，并整平墊層表面；其中，回填土料的成分為砂、高嶺土和水；

2）安置氣囊：在鋪設好的墊層上放置若干飽和氣囊，在氣囊周圍填鋪沙土料，直到氣囊僅露出頂部；每個氣囊分別安裝氣壓控制裝置并對氣囊進行編錄，方便測試中的數(shù)據(jù)分析；氣囊3為可人工充放氣的橡膠氣囊；所述氣壓控制裝置為充氣導管和空氣開關；如附圖2所示，氣囊數(shù)量應以填滿人工槽為標準；

3）安裝變形觀測裝置：分別在每個氣囊頂端放置沉降標4，并用環(huán)氧樹脂將沉降標4底部與氣囊3表面黏貼；如附圖3所示，沉降標底部為有機玻璃，底部中央有一空心鋁管，管中嵌套一根鋼條；