CN106483270A - 一种室内滑坡模型试验装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种室内滑坡模型试验装置及其试验方法，解决了现有技术中传统模拟装置难以有效模拟滑坡发展、发生全过程的问题。本发明包括滑坡模型、试验过程记录存储分析设备和智能温度控制箱，滑坡模型置于智能温度控制箱内；所述滑坡模型包括滑床、滑体和地质缺陷结构，地质缺陷结构由热敏材料制作而成。本发明打破了传统模拟材料的束缚，采用热敏材料模拟滑坡缺陷结构，利用热敏材料本身物理力学性质随着其自身所处环境温度的变化而发生变化的特性，提出了基于热敏材料开展滑坡室内物理模型试验的新型设计方法。采用本发明的设备及方法便于获得含地质缺陷类型滑坡的灾害孕育、发展、发生等一系列过程资料，对研究含缺陷滑坡体成灾过程具有积极作用。

Description

一种室内滑坡模型试验装置及其试验方法

技术领域

本发明涉及实验室灾害模拟，特别是指一种室内滑坡模型试验装置及其试验方法。

背景技术

滑坡灾害是露天边坡最常见的地质灾害，长时期以来，滑坡地质灾害剥夺了大量人员的生命，摧毁了房屋、道路、桥梁等重要基础设施，给人类造成巨大损失，严重威胁了社会经济持续健康发展。

滑坡灾害的发生区域不仅仅局限于具有山区地形的山体滑坡，还包括排土场、建筑废弃物堆填场、渣土场等场所。同时，露天滑坡灾害的发生尤其容易受到降雨、地震、冻融、爆破、开挖、堆载等自然因素或人为因素的影响。

众多滑坡事件表明，滑坡缺陷，如软弱面或断层等不良地质结构的存在，是滑坡发生的关键，因此对含软弱面滑坡的室内模型研究显得尤为重要。当受到外界不利条件影响时，滑坡体地质缺陷部位物理力学参数最先容易受到影响，如岩土体粘聚力降低等。随着不利条件的持续和时间的发展，将会沿着缺陷部位形成滑坡破坏带，导致滑坡滑动面逐渐形成、扩大，最终造成滑坡灾害的发生。

因此，在室内对含有地质缺陷结构的滑坡进行试验研究时，如何对缺陷部位进行模拟成为解决问题的关键所在。但是传统模拟材料难以有效模拟滑坡发展、发生全过程结构缺陷材料性质的变化。

发明内容

本发明提出一种室内滑坡模型试验装置及其试验方法，解决了现有技术中传统模拟装置难以有效模拟滑坡发展、发生全过程的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种室内滑坡模型试验装置，包括滑坡模型和试验过程记录存储分析设备，还包括智能温度控制箱，滑坡模型置于智能温度控制箱内；所述滑坡模型包括滑床、滑体和地质缺陷结构，地质缺陷结构由热敏材料制作而成。

所述智能温度控制箱包括箱体，箱体上设有温度传感器，温度传感器将所感应到的温度变化实时发送至温度处理器，温度处理器将温度物理量模拟信号变化为数字电信号，之后通过无线发射器将所得到的温度数字电信号以无线传输方式发送出去，无线接收器接收到无线发射器所发送的无线信息，经过信号处理器对所接受信息处理后，在液晶显示器上将温度测点所测得的温度显示出来。

所述智能温度控制箱的四个侧面和上下底面中心处各有一个温度传感器，每个温度传感器配合有温度处理器和无线发射器。

所述智能温度控制箱包括温度控制器、加热装置开关和加热装置，智能温度控制箱的温度信号反馈到温度控制器，温度控制器控制加热装置开关的开合，加热装置开关控制加热装置。

所述智能温度控制箱的需要后续测量的一侧采用钢化玻璃制作。

所述试验过程记录存储分析设备包括摄像机和计算机，用摄像机对试验过程进行记录，并将结果传输至计算机进行存储、分析；摄像机包括镜头和处理器。

一种室内滑坡模型试验装置的试验方法，包括以下步骤：

步骤一、制作滑坡模型，将热敏材料的地质缺陷结构布设于滑体内，再将滑坡模型置于智能温度控制箱内；

步骤二、设定智能温度控制箱温度值，温度控制器闭合加热装置开关，加热装置对智能温度控制箱加热，智能温度控制箱温度反馈到温度控制器，持续对智能温度控制箱温度进行动态调节；

步骤三、用摄像机对试验过程进行记录，并将结果传输至计算机进行存储、分析。

本发明打破了传统模拟材料的束缚，采用热敏材料模拟滑坡缺陷结构，利用热敏材料本身物理力学性质随着其自身所处环境温度的变化而发生变化的特性，提出了基于热敏材料开展滑坡室内物理模型试验的新型设计方法。采用本发明的设备及方法便于获得含地质缺陷类型滑坡的灾害孕育、发展、发生等一系列过程资料，对研究含缺陷滑坡体成灾过程具有积极作用。

该滑坡模拟装置具有温度可视、可调、可控功能，实现了试验过程记录的自动化，还实现了滑坡全过程的无人化不间断记录，便于试验结束后对试验过程和后续结果的处理与分析，大大提高了滑坡试验过程的科学性、可靠性和自动化程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为智能温度控制箱图。

图2为图1中A处视图。

图3为智能温度控制箱温度信息传输示意图。

图4为智能温度控制箱工作过程框图。

图5为智能温度控制箱温度调节过程曲线图。

图6为滑坡模型图。

图7为试验过程记录存储分析设备图。

其中：1.右侧面，2.无线接收器，3.信号处理器，4.液晶显示器，5.计算机，6.摄像机，7.智能温度控制箱，111.温度传感器，112.温度处理器，113.无线发射器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出一种室内滑坡模型试验装置，包括滑坡模型、试验过程记录存储分析设备和智能温度控制箱7，滑坡模型置于智能温度控制箱7内；所述滑坡模型包括滑床、滑体和地质缺陷结构，地质缺陷结构由热敏材料制作而成。

如图1~3所示，所述智能温度控制箱7包括箱体，箱体上设有温度传感器111，温度传感器111将所感应到的温度变化实时发送至温度处理器112，温度处理器112将温度物理量模拟信号变化为数字电信号，之后通过无线发射器113将所得到的温度数字电信号以无线传输方式发送出去，无线接收器2接收到无线发射器113所发送的无线信息，经过信号处理器3对所接受信息处理后，在液晶显示器4上将温度测点所测得的温度显示出来。

所述智能温度控制箱7的四个侧面和上下底面中心处各有一个温度传感器111，每个温度传感器111配合有温度处理器112和无线发射器113；以右侧面1为例，温度传感器111设在右侧面1的中心点W处。

所述智能温度控制箱7包括温度控制器、加热装置开关和加热装置，智能温度控制箱7的温度信号反馈到温度控制器，温度控制器控制加热装置开关的开合，加热装置开关控制加热装置。

所述智能温度控制箱7的需要后续测量的一侧采用钢化玻璃制作以保证其可视化。

如图7所示，所述试验过程记录存储分析设备包括摄像机6和计算机5，用摄像机6对试验过程进行记录，并将结果传输至计算机5进行存储、分析；摄像机6包括镜头和处理器。

智能温度控制系统主要性能参数：

1.智能温度控制箱可调温度范围：0~200℃；

2.智能温度控制箱尺寸：长×宽×高=4m×3m×2m；

3.温度传感器数据采集频率：≥0.1Hz；

4.系统供电电压：0~220V；

5.无线模块信号传输距离：≥10m；

6.摄像机连续工作时间：≥24h；

7.给出摄像机所监测区域滑坡模型的变化情况，并实现自动存储功能。

智能温度控制箱7的工作过程框图如图4所示，根据试验需求，给定智能温度控制箱7的温度设定值，温度控制器输出控制加热装置开关工作状态，这也决定了加热装置工作与否，从而起到温度控制调节的目的，在液晶显示器上显示出所有温度测试点的平均值，温度控制箱的实际温度大小又反回来与温度设定值共同作为温度控制器的输入，二值进行比较即可实现对温度的智能动态调节。

所测得的动态温度曲线如图5所示，温度调节过程为：首先对温度控制箱设定温度值为T_S，由于加热装置的作用，温度控制箱温度会由初始温度T_R开始上升，至t₁时刻箱内温度第一次到达设定温度T_S，至t₂时刻箱内温度达到极大值也是最大值T_P，然后再由T_P逐渐下降，整个过程是一个动态调整的过程，与温度设定值相比较而言，温度超调量逐渐下降，直至温度控制箱温度几乎与设定温度T_S一致。

整个滑坡模型放置于智能温度控制箱7中，如图6所示，滑坡模型前端高度为H₁，模型后端高度为H₂，模型低端长度为L₁，滑坡模型顶端长度为L₂，模型坡角为q，地质缺陷结构由热敏材料制作而成，用以模拟滑坡隐含断层或软弱夹层。

一种室内滑坡模型试验装置的试验方法，包括以下步骤：

步骤一、制作滑坡模型，将热敏材料的地质缺陷结构布设于滑体内，再将滑坡模型置于智能温度控制箱7内；

步骤二、设定智能温度控制箱7温度值，温度控制器闭合加热装置开关，加热装置对智能温度控制箱7加热，智能温度控制箱7温度反馈到温度控制器，持续对智能温度控制箱7温度进行动态调节；

步骤三、用摄像机对试验过程进行记录，并将结果传输至计算机进行存储、分析。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种室内滑坡模型试验装置，包括滑坡模型和试验过程记录存储分析设备，其特征在于：还包括智能温度控制箱，滑坡模型置于智能温度控制箱内；所述滑坡模型包括滑床、滑体和地质缺陷结构，地质缺陷结构由热敏材料制作而成。

2.根据权利要求1所述的室内滑坡模型试验装置，其特征在于：所述智能温度控制箱包括箱体，箱体上设有温度传感器，温度传感器将所感应到的温度变化实时发送至温度处理器，温度处理器将温度物理量模拟信号变化为数字电信号，之后通过无线发射器将所得到的温度数字电信号以无线传输方式发送出去，无线接收器接收到无线发射器所发送的无线信息，经过信号处理器对所接受信息处理后，在液晶显示器上将温度测点所测得的温度显示出来。

3.根据权利要求2所述的室内滑坡模型试验装置，其特征在于：所述智能温度控制箱的四个侧面和上下底面中心处各有一个温度传感器，每个温度传感器配合有温度处理器和无线发射器。

4.根据权利要求1所述的室内滑坡模型试验装置，其特征在于：所述智能温度控制箱包括温度控制器、加热装置开关和加热装置，智能温度控制箱的温度信号反馈到温度控制器，温度控制器控制加热装置开关的开合，加热装置开关控制加热装置。

5.根据权利要求1所述的室内滑坡模型试验装置，其特征在于：所述智能温度控制箱的需要后续测量的一侧采用钢化玻璃制作。

6.根据权利要求1所述的室内滑坡模型试验装置，其特征在于：所述试验过程记录存储分析设备包括摄像机和计算机，用摄像机对试验过程进行记录，并将结果传输至计算机进行存储、分析；摄像机包括镜头和处理器。

7.一种采用权利要求1-6中任一室内滑坡模型试验装置的试验方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、制作滑坡模型，将热敏材料的地质缺陷结构设于滑体内，再将滑坡模型置于智能温度控制箱内；

步骤二、设定智能温度控制箱温度值，温度控制器闭合加热装置开关，加热装置对智能温度控制箱加热，智能温度控制箱温度反馈到温度控制器，持续对智能温度控制箱温度进行动态调节；

步骤三、用摄像机对试验过程进行记录，并将结果传输至计算机进行存储、分析。