[發明專利]多功能降雨滑坡室內試驗裝置

有效

• 申請號: 201310733070.3
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103675238A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 吳禮舟;許強;黃潤秋;李濱鍔;李海亮
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N15/08
• 代理公司: 成都立信專利事務所有限公司 51100
• 代理人: 江曉萍

技術領域：

本發明屬于土木工程技術領域，特別涉及降雨滑坡以及非飽和土的土—水特征曲線相關的土工試驗箱，用于巖土工程領域的降雨滑坡試驗以及非飽和土力學土—水特征曲線測試研究。?

背景技術：

滑坡是一種嚴重的地質災害，常常給工農業生產以及人民生活造成巨大損失，有的甚至是毀滅性的災難。降雨是誘發滑坡的主要因素之一，特別是強降雨，極易誘發大體積滑坡，嚴重威脅人民生命和財產安全。而目前對降雨型滑坡認識和理解仍不充分，深入研究降雨條件下堆積體失穩規律對滑坡預測預報和防災減災具有重要的理論意義和工程實用價值。而現場監測通常受設備埋設、場地條件以及人為因素等影響，不經濟且費時費力。降雨滑坡室內模擬試驗是揭示降雨型滑坡機理和規律的重要工具，可直觀的觀察到邊坡的變形破壞過程，為降雨型滑坡的研究提供第一手資料。

目前，國內外降雨滑坡模型裝置功能比較單一，大多數裝置無法同步觀測降雨過程中土體內部體積含水率和孔隙水壓力值隨時間的變化，吸力傳感器花費大，也無法獲得土體相應的土—水特征曲線。

發明內容：

本發明的目的是為了提供一種操作方便，功能齊全，適于降雨誘發邊坡變形及滑坡過程試驗，以及非飽和土干燥與濕化過程的土-水特征曲線的測試。測試效率高，能有效解決現有儀器測試結果單一、測試結果不穩定的問題的多功能降雨滑坡室內試裝置。

本發明的目的是這樣來實現的：

本發明為多功能降雨滑坡室內試驗裝置，包括鋼化玻璃模型箱、裝在鋼化玻璃模型箱壁上的提高模型箱箱體強度的金屬框架，鋼化玻璃模型箱兩側對稱分布有多排水分傳感器安裝孔、孔隙水壓力傳感器安裝孔，水分傳感器、孔隙水壓力傳感器分別裝在水分傳感器安裝孔、孔隙水壓力傳感器安裝孔上，鋼化玻璃模型箱底部為金屬底板，鋼化玻璃模型箱前門底部有排水孔并在排水孔處設置濾網以防止土樣沖走堵塞排水孔，鋼化玻璃模型箱的頂蓋設有降雨模擬系統。

上述的降雨模擬擬系統中有導水管、噴灑裝置以及雨量控制系統，能通過雨量控制系統調節控制降雨量大小。

上述的導水管上有供水開關閥門。

上述的水分傳感器和孔隙水壓力傳感器與能夠對檢測信號進行分析處理并相應得出被測試土樣內部體積含水量和孔隙水壓力的數據采集系統相連接，數據采集系統可外購。

上述的金屬底板上通過螺栓連接有金屬底座，以保證鋼化玻璃模擬箱的穩定性。

上述的鋼化玻璃模型箱頂蓋通過螺栓與箱體連接，防止頂蓋錯位滑移。

上述的鋼化玻璃模型箱側壁水分傳感器安裝孔、孔隙水壓力傳感器安裝孔、金屬底板和鋼化玻璃模型箱拼接處分別做防滲水處理。

上述的鋼化玻璃模型箱側壁水分傳感器安裝孔、孔隙水壓力傳感器安裝孔、金屬底板和鋼化玻璃模型箱拼接處分別做防滲水處理。

上述的鋼化玻璃模型箱側壁上有坐標網格，在降雨滑坡試驗中，能夠以坐標網格為參照，準確觀測邊坡變形破壞過程，記錄變形量的大小及滑面位置。

上述的鋼化玻璃模型箱的前門底部的排水孔處有排水閥門。

上述的裝置中配有蒸發皿，在測定干燥過程的土-水特征曲線時用于測量蒸發量。

本發明在進行降雨滑坡試驗與土水特征曲線測試時步驟如下：

1.?首先準備好用于制作邊坡模型的試驗用土，根據控制的干密度和分層填筑厚度預先估計需要的土量。

2．打開前門，根據試驗設計的邊坡模型逐步填土，填筑過程中應使各傳感器與土體充分接觸并塞實，確保能準確測量土體的相應數據。為了盡最大可能的保持坡體的均質性，填筑應分層填筑，逐層夯實。

3.?完成模型的填筑后，關好前門，打開排水閥門，根據試驗設計降雨量，打開供水閥門開關，通過調節雨量控制系統調節控制雨量，開始降雨試驗。降雨過程中可通過鋼化玻璃模型箱側壁的坐標網格觀測記錄邊坡的變形和破壞情況。由于水分傳感器、孔隙水壓力傳感器和數據采集系統能夠實時對被測土體內部的體積含水率和孔隙水壓力的變化進行測試，最終可以根據測得的數據得到體積含水率θ_ωi和孔隙水壓力u_wi。

4.?繪制濕化過程的土水特征曲線：根據試驗測試結果，以及傳感器的型號、規格，計算出對應的基質吸力，以基質吸力為橫坐標，體積含水率為縱坐標，繪出被測土樣濕化過程的土—水特征曲線。