[發(fā)明專利]一種臺(tái)風(fēng)作用下殘積土斜坡力學(xué)響應(yīng)特征的試驗(yàn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010573757.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111812297B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張明;張晨陽(yáng);陳錢;謝鑫鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24;G01M9/02
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 易濱

本發(fā)明提供一種臺(tái)風(fēng)作用下殘積土斜坡力學(xué)響應(yīng)特征的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室、風(fēng)機(jī)和試驗(yàn)斜坡模型，風(fēng)機(jī)設(shè)置在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室一條邊的中部，試驗(yàn)斜坡模型設(shè)置在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室另一條邊的中部，模型試驗(yàn)框架設(shè)有斜坡面，斜坡面上鋪設(shè)有模型殘積土層，模型植被設(shè)置在模型殘積土層上，模型殘積土層和模型植被上均設(shè)有若干監(jiān)測(cè)孔，且各監(jiān)測(cè)孔內(nèi)均設(shè)有風(fēng)壓管，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)分別與各風(fēng)壓管連接。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過(guò)在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室設(shè)置試驗(yàn)斜坡模型以模擬殘積土斜坡，并通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取不同臺(tái)風(fēng)風(fēng)速作用下模型植被和模型殘積土層的風(fēng)壓數(shù)據(jù)，從而可研究臺(tái)風(fēng)作用下高植被覆蓋區(qū)殘積土的力學(xué)響應(yīng)特征。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種臺(tái)風(fēng)作用下殘積土斜坡力學(xué)響應(yīng)特征的試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

滑坡災(zāi)害對(duì)人類社會(huì)生活的影響已經(jīng)成為了一個(gè)不容忽視的難題，成為了僅次于地震災(zāi)害的第二大自然災(zāi)害。在我國(guó)，由于特殊的氣象條件和地質(zhì)條件，滑坡地質(zhì)災(zāi)害分布廣泛，活動(dòng)強(qiáng)烈，危害嚴(yán)重。我國(guó)東南沿海地區(qū)，每年在臺(tái)風(fēng)作用下，大量的殘積土滑坡失穩(wěn)；當(dāng)前針對(duì)殘積土滑坡失穩(wěn)機(jī)制的研究主要集中在降雨、巖性及人類工程活動(dòng)上。近年來(lái)，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的風(fēng)荷載作用，對(duì)東南沿海地區(qū)高植被覆蓋下的殘積土斜坡失穩(wěn)具有關(guān)鍵的作用。

目前，研究殘積土滑坡失穩(wěn)機(jī)制的模擬試驗(yàn)系統(tǒng)較多，其主要是研究降雨、巖性、切坡等對(duì)殘積土滑坡失穩(wěn)的影響,而針對(duì)臺(tái)風(fēng)作用對(duì)高植被覆蓋區(qū)殘積土的影響的試驗(yàn)系統(tǒng)的研制工作尚屬空白。因此，為了研究臺(tái)風(fēng)作用對(duì)高植被覆蓋區(qū)殘積土滑坡失穩(wěn)的影響，亟需提出一種新的滑坡模擬試驗(yàn)系統(tǒng)

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種臺(tái)風(fēng)作用下殘積土斜坡力學(xué)響應(yīng)特征的試驗(yàn)系統(tǒng)。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種臺(tái)風(fēng)作用下殘積土斜坡力學(xué)響應(yīng)特征的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室,以及設(shè)置在所述風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的風(fēng)機(jī)和試驗(yàn)斜坡模型，所述風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室的截面為跑道形，且其四個(gè)拐角上均設(shè)有多個(gè)平行設(shè)置的弧形導(dǎo)流片，所述風(fēng)機(jī)設(shè)置在所述風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室一條邊的中部，所述試驗(yàn)斜坡模型設(shè)置在所述風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室另一條邊的中部，所述試驗(yàn)斜坡模型包括模型試驗(yàn)框架、模型植被和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，所述模型試驗(yàn)框架設(shè)有斜坡面，所述斜坡面正對(duì)著風(fēng)載方向，且所述斜坡面上鋪設(shè)有模型殘積土層，所述模型植被設(shè)置在所述模型殘積土層上，所述模型殘積土層和所述模型植被上均設(shè)有若干監(jiān)測(cè)孔，且各所述監(jiān)測(cè)孔內(nèi)均設(shè)有風(fēng)壓管，所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)分別與各所述風(fēng)壓管連接，用于收集、記錄并分析各所述風(fēng)壓管的風(fēng)壓數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，包括蜂窩器，所述蜂窩器設(shè)置在所述風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，且其位于所述風(fēng)機(jī)和所述試驗(yàn)斜坡模型之間。

進(jìn)一步地，所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)包括風(fēng)壓掃描閥、數(shù)據(jù)接收機(jī)和計(jì)算機(jī)，所述風(fēng)壓掃描閥分別連接各所述風(fēng)壓管，所述數(shù)據(jù)接收機(jī)分別連接所述風(fēng)壓掃描閥和所述計(jì)算機(jī)。

進(jìn)一步地，所述模型殘積土層從上至下依次包括上部、中部和下部，所述模型殘積土層的上部、中部和下部分別設(shè)有斜坡后部表層監(jiān)測(cè)孔、斜坡中部表層監(jiān)測(cè)孔和斜坡前部表層監(jiān)測(cè)孔。

進(jìn)一步地，所述模型植被的樹(shù)冠、樹(shù)干中部和樹(shù)干下部分別設(shè)有樹(shù)冠監(jiān)測(cè)孔、樹(shù)干中部監(jiān)測(cè)孔和樹(shù)干下部監(jiān)測(cè)孔。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種計(jì)算所述模型殘積土層內(nèi)切向力的方法，包括以下步驟：

S1、將所述模型殘積土層劃分為若干條塊，選取其中一條塊i并對(duì)其進(jìn)行受力分析，根據(jù)該條塊在豎直方向和水平方向的受力平衡條件得到：