CN111505250B - 基于复合材料的山体滑坡固支模型及配套传感器布置方法 - Google Patents

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Abstract

基于复合材料的山体滑坡固支模型，所述山体滑坡固支模型包括压板主体，所述压板主体采用复合材料支压板，长度为320毫米，宽度为320mm，高度为40mm，支压板中心为内径为39mm的圆环，内环的表面方便加载叠加坡度分别为10mm或30mm或50mm的环面。本发明提供一种基于复合材料的山体滑坡固支模型及配套传感器布置方法，对现有山体滑坡固支模型进行改进，使得模型受力更为稳定，采用CFRTP材料，模型整体性能更佳，并且采用新的传感器布置方式配合检测，布局提取简单，并且可以进行宽度数据监测。

Description

基于复合材料的山体滑坡固支模型及配套传感器布置方法
技术领域
本发明属于山体滑坡固支模型领域，特别是涉及基于复合材料的山体滑坡固支模型及配套传感器布置方法。
背景技术
在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流，常常会冲毁公路铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失。为了避免山体滑坡事故发生，采用如图18所示钢筋加固和施加嵌入式传感器监测措施可以获得一定的预防，但是现有山体滑坡固支模型如图2所示，稳定性差，且传感器布置如图8所述，布置麻烦且只能进行深度数据监测，因此容易影响监测数据，造成监测不准确。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供一种基于复合材料的山体滑坡固支模型及配套传感器布置方法，对现有山体滑坡固支模型进行改进，使得模型受力更为稳定，采用CFRTP材料，模型整体性能更佳，并且采用新的传感器布置方式配合检测，布局提取简单，并且可以进行宽度数据监测，为达此目的，本发明提供基于复合材料的山体滑坡固支模型，所述山体滑坡固支模型包括压板主体，所述压板主体采用复合材料支压板，长度为320 毫米，宽度为320mm，高度为40mm，支压板中心为内径为39mm的圆环，内环的表面方便加载叠加坡度分别为10mm或30mm或50mm的环面。
进一步的，所述复合材料支压板为CFRTP复合材料，且参数性能如下；
Figure BDA0002529704440000011
其中，E为弹性模量，V为泊松比，1，2，3代表x，y，z三个 不同方向，G为剪切模量。
本发明提供基于复合材料的山体滑坡固支模型的传感器布置方式，其特征在于，所述传感器布置于山体滑坡固支模型内环宽度30mm处往外，所述山体滑坡固支模型网格化分尺寸为5mm,定义30/5＝6有6个Levels,定义由内往外6个数据点A-F，每个点属于每个层，传感器两组，每组有4个，每组绕中心等角度设置，两组传感器错位设置。
本申请提供一种基于复合材料的山体滑坡固支模型及配套传感器布置方法，具有如下优点：
1)本申请对原山体滑坡固支模型改进，改进后与原山体滑坡固支模型相比较，受力更为稳定；
2)本申请采用CFRTP材料，该材料为炭纤维增强热塑性树脂复合材料，具有韧性高、易加工、抗腐蚀等特点，特别适合于山体滑坡固支模型中使用；
3)本申请采用新的传感器布置方式配合检测，布局容易数据提取简单，并且可以进行宽度数据监测，从而真实度更高，可以更好进行监测。
附图说明
图1为山体固支基本模型示意图；
图2为山体固支原始模型图；
图3为山体固支原始模型网格划分示意图；
图4为原始模型加载300kN，模型加载变形，其中Z-方向0.327mm；
图5为原始模型加载300kN，X-方向应力变化示意图；
图6为原始模型加载300kN，Y-方向应力变化示意图；
图7为原始模型加载300kN，Z-方向应力变化示意图；
图8为原始模型传感器布置方式示意图；
图9为原始模型数据深度方向提取模式示意图；
图10为原始模型数据结果；
图11为改进模型加载300kN，模型加载变形，其中Z-方向0.281mm；
图12为改进模型加载300kN，X-方向应力变化示意图；
图13为改进模型加载300kN，Y-方向应力变化示意图；
图14为改进模型加载300kN，Z-方向应力变化示意图；
图15为改进模型传感器布置方式示意图；
图16为改进模型数据宽度方向提取模式示意图；
图17为改进模型数据结果；
图18为现实山体固支。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种基于复合材料的山体滑坡固支模型及配套传感器布置方法，对现有山体滑坡固支模型进行改进，使得模型受力更为稳定，采用CFRTP材料，模型整体性能更佳，并且采用新的传感器布置方式配合检测，布局提取简单，并且可以进行宽度数据监测。
本发明提供基于复合材料的山体滑坡固支模型，所述山体滑坡固支模型包括压板主体，所述压板主体采用复合材料支压板，长度为320毫米，宽度为320mm，高度为40mm，支压板中心为内径为39mm的圆环，内环的表面方便加载叠加坡度分别为10mm或 30mm或50mm的环面。
本申请所述复合材料支压板为CFRTP复合材料，且参数性能如下；
Figure BDA0002529704440000031
其中，E为弹性模量，V为泊松比，1，2，3代表x，y，z三个 不同方向，G为剪切模量。
本发明改进后模型如图1所示，该模型在内环区域将持续受力300kN进行加载。
其中加载结果如图11-14所示，其中图11为改进模型加载300kN，模型加载变形，其中Z-方向0.281mm；图12为改进模型加载300kN，X-方向应力变化示意图；图13为改进模型加载300kN，Y-方向应力变化示意图；图14为改进模型加载300kN，Z-方向应力变化示意图；
该改进模型传感器布置方式如图15所示，宽度方向提取模式示意图如图16所示，具体数据提取结果如图17所示。
本申请传感器布置于山体滑坡固支模型内环宽度30mm处往外，所述山体滑坡固支模型网格化分尺寸为5mm,定义30/5＝6有6个Levels,定义由内往外6个数据点A-F，每个点属于每个层，传感器两组，每组有4个，每组绕中心等角度设置，两组传感器错位设置。由于第六点和板联接，该点数据不稳定。所以F层不可以安装传感器，同时A层是边缘线不能埋入传感器，可以安装传感器的只有中间4层，在加载过程中，应力变化由A至F线性变小趋势，故中间L1和L2层为最佳选择层。
本发明原始模型及其网格划分分别如图2和图3所示，该模型在内环区域将持续受力300kN进行加载。
其中加载结果如图4-7所示，其中图4为原始模型加载300kN，模型加载变形，其中Z-方向0.327mm；图5为原始模型加载300kN，X-方向应力变化示意图；图6为原始模型加载300kN，Y-方向应力变化示意图；图7为原始模型加载300kN，Z-方向应力变化示意图。
由于受到原始模型结构限制，原始模型传感器布置方式如图8所示采用上下交错布置，深度方向提取模式示意图如图9所示，这种方式只能进行深度数据监测，具体数据提取结果如图10所示。
通过对比图4和图11对比，300kN力加载过程中新旧模型的变形发生了明显的变化，在从变形量0.327mm减少到0.281mm。从应力变化来看如图10和图17，改进的新模型分别在x-方向，y-方向和z-方向都得到了改进。
综上所述，通过仿真模型数据对比，新的改进模型有了明显的稳定型提高，传感器的布置方式也从深度的数据监测改为宽度方向的监测，传感器布局和数据提取方便简单。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (1)

1.基于复合材料的山体滑坡固支模型，所述山体滑坡固支模型包括压板主体，其特征在于；所述压板主体采用复合材料支压板，长度为 320 毫米，宽度为320mm，高度为 40mm，支压板中心为内径为 39mm 的圆孔，支压板中心的圆孔的表面方便加载叠加坡度分别为10mm或30mm或50mm的环面；
所述复合材料支压板为CFRTP复合材料，且参数性能如下；
Figure 456417DEST_PATH_IMAGE001
其中，E为弹性模量，V为泊松比，1，2，3代表x，y，z三个不同方向，G为剪切模量。
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