[發明專利]一種用于預測邊坡位移的室內實驗模型及方法

在審

• 申請號: 202111242037.1
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113945705A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 李熙;陳垚;王重卿;江世雄;陳澤欽;楊海云;車艷紅;翁孫賢;程慧青;陳震平
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N21/84;G01L19/00
• 代理公司: 福州科揚專利事務所(普通合伙) 35001
• 代理人: 涂家英

1.一種用于預測邊坡位移的室內實驗模型，其特征在于，包括模型箱(1)和數據采集系統(2)，所述模型箱(1)包括具有特定傾角的斜面段(101)和分別與所述斜面段(101)兩端連接且水平的上平面段(102)和下平面段(103)；所述模型箱(1)內設置有土體模型(104)；所述土體模型(104)的坡度、土壤壓實度與待預測邊坡的坡度、土壤壓實度相等；所述斜面段(101)、所述上平面段(102)和所述下平面段(103)的材料為透明有機玻璃，且上方敞開設置；所述模型箱(1)上方設置有噴淋裝置(105)，所述噴淋裝置(105)將水均勻的噴灑在所述土體模型(104)的各部分，并記錄噴淋量；所述數據采集系統(2)包括傳感設備(201)、圖像采集設備(202)和主機(203)；所述噴淋裝置(105)、所述傳感設備(201)和所述圖像采集設備(202)將采集到的數據傳輸給所述主機(203)。

2.根據權利要求1所述用于預測邊坡位移的室內實驗模型，其特征在于，所述土體模型(104)的制作方法如下：

步驟S1，用黑色油墨將實驗用砂染黑并烘干，得到黑色實驗用砂；

步驟S2，將實驗用砂和黑色實驗用砂配置成特定含水率；

步驟S3，在所述模型箱(1)各段的底部粘附一層實驗用砂；

步驟S4，在所述模型箱(1)底部水平鋪設一層實驗用砂，在該層實驗用砂上方水平鋪設一層黑色實驗用砂，形成一層土體，并對該土體進行刮毛；

步驟S4，重復步驟S3，制作若干成疊加的土體，得到土體模型(104)。

3.根據權利要求1所述用于預測邊坡位移的室內實驗模型，其特征在于，所述傳感設備包括若干土壤水分傳感器、正空隙水土壓力傳感器和負空隙水壓力傳感器；各所述傳感器均埋設在所述土體模型(104)位于所述斜面段(101)的部分。

4.根據權利要求1所述用于預測邊坡位移的室內實驗模型，其特征在于，所述下平面段(103)的底部設置有若干滲水孔；所述下平面段(103)內壁底部鋪設有紗布。

5.根據權利要求1所述用于預測邊坡位移的室內實驗模型，其特征在于，所述圖像采集設備(202)包括錄像機，所述錄像機錄制所述模型箱(1)的側壁變化狀態。

6.一種邊坡位移的預測方法，采用權利要求1-4中任意一種用于預測邊坡位移的室內實驗模型模擬邊坡位移，其特征在于，包括以下步驟：

步驟G1，令所述噴淋裝置(105)噴灑特定量的水；

步驟G2，所述圖像采集設備(202)包括攝像機，所述攝像機間隔時間T1采集所述模型箱(1)的側壁圖像；

步驟G3，所述傳感設備(201)間隔時間T2采集所述土體模型(104)的相關參數；

所述數據采集系統(2)包括同步器(204)，所述同步器(204)對所述設備傳感器(201)、所述圖像采集設備(202)和所述主機(203)的時間進行同步；

所述主機(203)通過piv技術處理所述側壁圖像，得到邊坡位移的模擬結果。

7.根據權利要求6所述邊坡位移的預測方法，其特征在于，在步驟G1之前還包括以下步驟：

在所述模型箱(1)朝向所述圖像采集設備(202)一側的內壁上的若干特定位置標記控制點，所述控制點中心為黑色圓點，邊緣為白色圓環；

將打印有若干參考點的白紙粘貼在所述模型箱(1)朝向所述圖像采集設備(202)一側的內壁上，所述白紙打印有參考點的一側面向所述圖像采集設備(202)，所述參考點為黑色圓點，且矩陣排布；

采集所述模型箱(1)側壁的圖像，通過圓心識別方法獲取各所述參考點的坐標，根據所述參考點的坐標獲取所述控制點的坐標；

移除所述白紙。

8.根據權利要求7所述邊坡位移的預測方法，其特征在于，采集所述模型箱(1)帶有白紙的側壁圖像時，使用的攝像機分辨率高于步驟G2中使用的攝像機。

9.根據權利要求6所述邊坡位移的預測方法，其特征在于，步驟G2中使用的攝像機數量至少為一臺，各攝像機同時工作。