[發明專利]一種庫區岸坡消落帶劣化模擬系統及實驗方法

有效

• 申請號: 202010799279.X
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111735936B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 謝慶明;李子慕;陳立川;劉洪;徐洪;梁丹
• 申請（專利權）人: 重慶地質礦產研究院;西南大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 重慶萃智邦成專利代理事務所(普通合伙) 50231
• 代理人: 竺棟

本發明涉及地質災害防治領域，具體涉及一種庫區岸坡消落帶劣化模擬系統及實驗方法。其實驗方法：(1)將樣品放入模擬系統的夾持器內，設定模擬系統的各項實驗參數；(2)利用核磁共振系統采集到的數據計算樣品的孔隙分布、孔隙度等相關參數；(3)光纖聲波傳感系統采集的聲信號傳遞給上位機進行反演計算，得到樣品破裂的空間位置、破裂時間和破裂能量等參數；(4)根據計算得出的相關參數對巖石劣化過程進行分析。本發明可實時獲取巖體在不同工況條件下孔隙分布、孔隙度、滲透率、含水飽和度、巖石破裂位置、裂紋幾何特征、壓力、溫度、濕度等關鍵參數，對于研究庫區岸坡消落帶劣化機制及庫區岸坡滑坡或崩塌機制具有重要的意義和實用價值。

技術領域

本發明涉及地質災害防治領域，具體涉及一種庫區岸坡消落帶劣化模擬系統及實驗方法。

背景技術

三峽庫區蓄水以來，庫區水位在高程145～175m之間周期性漲落，形成了30m垂直落差的消落帶。在江水浸泡、溫度急劇變化的周期性循環作用下，岸坡消落帶巖體質量、應力和巖石力學性能會快速劣化，引發新的地質災害。比如2003年發生的千將坪滑坡，滑體堵塞青干河并激起了約40m的巨浪，致使80多棟農舍和4家企業廠房化為廢墟；2008年三峽庫區175m實驗性蓄水時巫山縣龔家坊危巖發生崩塌，產生涌浪高度14m，嚴重威脅了長江航道的安全和人民群眾生命財產安全。

當水分通過巖體內部的滲流通道不斷充填孔隙，孔隙內的可溶物質逐漸溶蝕，孔隙壓力增大，巖石力學性質不斷弱化；隨著巖體溶蝕作用的加劇和孔隙的逐步連通，產生小的裂隙并逐步擴展連通，巖體的應力平衡狀態被打破，容易誘發次生災害。

中國專利ZL 200420050997公開了《水誘發滑坡模擬實驗裝置》，包括箱體、透水板、擋網、插板和滑坡體，可針對引起滑坡的多種水工況進行綜合研究，也可分別對單一工況進行實驗。但該專利沒有涉及傳感器的布設，不能采集誘發滑坡的相關參數。

中國專利CN 200410042628公開了《一種水誘發滑坡模擬實驗裝置及坡面位移監測方法》，包括實驗臺、實驗箱、供水系統和設置在實驗箱上的滑坡體，能對滑坡體失穩時的臨界孔隙水壓力、滑坡體失穩與承壓水面積的關系進行研究。

中國專利CN201510654838公開了《滑坡模擬系統》，包括模型箱、滑坡模型、施加荷載產生滑動的加載裝置和用于檢測滑坡滑動的監測模塊，監測模塊包括用于獲取滑坡發生時滑坡模型的運動及變形信號的復合光纖裝置和用于監測滑移面表面運動位移的位移監測裝置。但該發明需要通過鉆孔實現滑坡模擬，破壞了巖土體的本征結構。

中國專利CN 201911063123公開了《一種滑坡模型多物理場時空變化監測系統》，包括模型框體、內置于模型框體內的滑坡模型、設于滑坡模型上方的紅外熱像儀、設于滑坡模型內部的溫度傳感器和應力傳感器，能夠同時監測滑坡模型表面和內部的多物理場信息時空變化。該專利不能實時獲取樣品的破裂位置和樣品滲透率、孔隙結構等關鍵參數。

中國專利CN201920533476公開了《消落帶的信息采集裝置》，包括船載平臺、信息獲取裝置(三部相機)和控制系統，信息獲取裝置固定設置于所述船載平臺上，獲取消落帶圖像數據。

中國專利CN201910805560公開了《一種探索降雨誘發滑坡機制的物理實驗裝置》，包括接水槽、接水槽水位控制門、接水槽滾輪、降雨系統支撐體、旋式降雨模擬系統、滑坡模擬裝置、坡面模擬板、液壓坡度調節器、漫水模擬裝置、漫水裝置控制門、抽水泵、輸水管、總控制板、底座、全自動攝像頭、電線、旋轉電機、轉軸、三角形導流板、導向滑輪、繩索固定柱，能夠模擬不同接觸面、不同坡度、不同降雨量下的降雨誘發滑坡及極端情況下的浸水誘發滑坡兩種情況。但該發明僅能提供整個滑坡模擬過程的視頻信息，沒有搭載相關檢測傳感器，不能采集實驗中的相關參數。

上述專利文件所公開的內容均不是一套完整的庫區消落帶劣化的模擬系統，不能對消落帶巖體在不同水位、不同壓力、不同溫度環境下的巖石重要參數實時采集，也不能反映消落帶巖體的微觀結構變化。

發明內容