[發明專利]一種多功能采場邊坡生態修復的模擬方法及模擬裝置

有效

• 申請號: 201711129739.2
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107727833B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 徐連滿;郝喆;周素航;謝寧;孫琳;鄭旭;劉思彤;齊明月
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G05D27/02
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 鄭賢明

一種多功能采場邊坡生態修復的模擬方法及裝置，可以有效模擬不同地區、不同季節、不同類型礦山邊坡地形、不同土壤、不同地震烈度、不同栽植植被及其復合形成的條件下，環境生態修復機理、環境生態修復前后邊坡穩定性、水土流失量、土壤養分變化規律、植物生長規律等，解決現有技術對露天礦邊坡環境生態修復系統性研究的缺乏，考慮影響環境生態修復各因素間的耦合性，為邊坡環境生態修復技術的研究提供參考依據。

技術領域

本發明創造涉及一種多功能采場邊坡生態修復的模擬方法及模擬裝置，屬于環境巖土工程技術領域。

背景技術

礦產資源開發是我國的基礎產業，隨著我國國民經濟快速發展，對礦產資源需求量將繼續增大。目前，我國大型露天礦都已進入深凹開采，形成了高達300-400m，甚至400-500m的高陡邊坡。露天礦這些高陡邊坡大都處于臨界穩定狀態，開采爆破及地震等，將會破壞邊坡的穩定，可能引發嚴重的滑坡和泥石流等地質災害，同時裸露的邊坡還嚴重破壞了原有的生態植被，還導致水土流失和生態環境失衡。

邊坡環境生態修復方式多種多樣，涉及到巖石力學、巖土力學、地質學、生物學、土壤學、肥料學、園藝學、草業學、林學、環境生態學等。由于開采造成地面形態改變，邊坡的穩定性差，使得生態恢復極其困難，因此邊坡生態恢復不僅要解決植物品種的合理選擇問題，還要解決邊坡生態前后坡面穩定性問題，開發一種多功能采場邊坡生態修復的模擬裝置及方法具有重要意義。

目前用于研究邊坡修復的模擬裝置功能單一，如研究邊坡穩定性相關的模擬裝置只針對裸露邊坡穩定性設計，研究邊坡生態修復相關的模擬裝置只針對植物生長情況設計，未考慮植物生長對邊坡穩定性的影響，以及邊坡滑動變形、地下采空區導致地溫變化對植物的影響等。

針對上述問題，為邊坡環境生態修復技術的研發提供更有價值的參考依據，綜合考慮多種因素對生態修復效果的影響，需要一種多功能采場邊坡生態修復的模擬裝置，克服野外試驗費時費力，開采條件不斷變化，天氣因素不可控，成本高等缺點，縮短試驗周期，加快研究進程。

發明內容

為了解決上述技術問題，發明創造提供了可以有效模擬不同地區、不同季節、不同類型礦山邊坡地形、不同土壤、不同地震烈度、不同栽植植被及其復合形成的條件下，環境生態修復機理、環境生態修復前后邊坡穩定性、水土流失量、土壤養分變化規律、植物生長規律等，解決現有技術對露天礦邊坡環境生態修復系統性研究的缺乏，考慮影響環境生態修復各因素間的耦合性。

為了實現上述目的，本發明創造采用的技術方案是：一種多功能采場邊坡生態修復的模擬方法，其步驟為：

1）、堆砌邊坡模型：將從露天礦采場邊坡采集的巖土體運輸到封閉的模擬實驗室的邊坡模裝置中，堆砌成邊坡模型；

2）、前期邊坡穩定性測試：

2a）、降雨測試：使用降雨裝置對邊坡進行降雨，降雨后利用三維數字散斑應變測量系統監測邊坡位移變形規律，設定不同的降雨量，進行多次實驗，并記載實驗數據；

2b）、振動測試：使用模擬地震振動臺對邊坡輸入振動波，使用三維數字散斑應變測量系統監測振動過程中及振動后邊坡的位移形變規律，設定不同的振動系數，進行多次實驗，并記載實驗數據；

2c）、分別采用先降雨后振動，和先振動后降雨的方法，記載多組實驗數據，對比得到降雨和振動對邊坡的相互影響數據；

3）、邊坡生態修復測試：將邊坡模型分為修復區和原始區，在修復區種植植物，測試不同溫度、濕度、地溫、光照下植物的生長數據，修復周期結束后，進行降雨，再對比修復區和原始區的水土流失量；

4）、將經過步驟3）后的修復區進行步驟2）中的測試，得到因植被而增加的土的粘聚力、土條重量、土體強度參數，對比修復前后在降雨和振動作用下邊坡表面及內部土體位移數據，得到植被對邊坡穩定性規律。