CN114878436B - 基于透明土的降雨滑坡可视化模型及其制备方法 - Google Patents

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CN114878436B CN202210622386.4A CN202210622386A CN114878436B CN 114878436 B CN114878436 B CN 114878436B CN 202210622386 A CN202210622386 A CN 202210622386A CN 114878436 B CN114878436 B CN 114878436B
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Abstract

本发明涉及基于透明土的降雨滑坡可视化模型,包括模型本体,模型本体的侧面设置有斜坡;模型本体由骨料与孔隙流体混合而成;模型本体的顶部设置有上部渗流面;斜坡表面覆盖有阻水黏结剂层。还涉及一种基于透明土的降雨滑坡可视化模型的制造方法,包括将骨料与孔隙流体混合,制得透明土;采用透明土制备模型本体,并在模型本体的侧面形成斜坡,顶部形成上部渗流面;在斜坡表面铺阻水黏结剂层。本模型具有良好的透水性,能够模拟雨水的渗流情况,以便于研究雨水渗流对边坡滑坡造成的影响。通过在斜坡表面覆盖有阻水黏结剂层,避免雨水从斜坡表面渗入,而是从设定的上部渗流面渗入模型本体,实现渗流范围的圈定。

Description

基于透明土的降雨滑坡可视化模型及其制备方法
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域,尤其是一种基于透明土的降雨滑坡可视化模型及其制备 方法。
背景技术
降雨是滑坡灾害主要诱发因素之一,所以研究降雨入渗过程有助于深入理解斜坡灾变的 机制。
室内物理模拟是滑坡机制研究的重要方法之一,然而,滑坡体内部结构的复杂性和不可 视性,无法直接观测流体渗流状况,为降雨入渗规律研究或稳定性评价带来了困难,一定程 度上导致了降雨滑坡机理认识存在分歧,进一步影响滑坡预测与稳定性评价的深入发展。
因此,寻找一种与天然岩土体工程性质相似的透明材料替代传统土工模型材料,使土体 内部变形及渗流实现可视化观测对滑坡致灾本质认识具有重要意义。透明土试验技术发展和 观测系统的开发为滑坡灾害可视化研究奠定了基础。利用透明土并采用现代光学观测技术和 图像捕捉与处理技术有望实现对滑坡体的变形和地下水渗流等问题的可视化观测与研究,对 深入研究水作用下滑坡体内部变形规律和致灾机制具有重要的促进作用。
CN201811313074公开了一种模拟海底滑坡的透明土变形可视化系统,该系统并未披露边 坡模型的具体制备制备过程,也不能用于研究降雨导致边坡滑坡的过程。
CN201911073830公开了一种基于透明土旋转水槽的海底滑坡演化过程模拟系统及实验 方法,针对水下的海底地层进行模拟研究,不适用于陆地边坡,更不能模拟降雨导致边坡滑 坡的过程。
CN202110371146公开了一种基于透明胶结土的边坡加载与观测试验方法及装置,其试验 模型采用一种透明土制备而成,模型成分和结构单一,不能模拟复杂地层。此外,常规的适 用于斜坡模型的透明土一般采用折射率相同的骨料、孔隙流体以及黏结剂制备而成,如 CN201710555610一种胶结透明土及其制备方法,黏结剂虽然能够提高粘聚力和强度,但是会 影响土体的渗透性,因此这种组分的透明土不适用于降雨入渗研究的滑坡模型的制备。此外, 雨水(以示踪剂标识后的孔隙流体模拟)渗入模型后,模型内部的孔隙流体也容易从斜坡流 出,导致模型的透明度降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于透明土的降雨滑坡可视化模型及其制备方 法,保证模型具有良好的透明度,同时增加斜坡表面防渗性和密封性,实现降雨入渗流体渗 流路径的可视化观测。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:基于透明土的降雨滑坡可视化模型,包括 模型本体,所述模型本体的侧面设置有斜坡;
所述模型本体由骨料与孔隙流体混合而成;
所述模型本体的顶部设置有上部渗流面;
所述斜坡表面覆盖有黏结剂层。
进一步地,所述模型本体包括从下至上依次设置的第一透明土层、第二透明土层和第三 透明土层,所述第一透明土层和第三透明土层的骨料为熔融石英砂,第二透明土层的骨料为 熔融石英砂或无定形硅粉。
进一步地,所述黏结剂层由疏水性气相二氧化硅、熔融石英砂和孔隙流体混合制备而成。
进一步地,所述孔隙流体的成分为3#白油和15#白油。
基于透明土的降雨滑坡可视化模型的制备方法,包括
将骨料与孔隙流体混合,制得透明土;
采用透明土制备模型本体,并在模型本体的侧面形成斜坡,模型本体的顶部形成上部渗 流面;
在斜坡表面铺一层黏结剂层。
进一步地,制备透明土的过程为:将粒径为0.25~0.50mm的熔融石英砂与孔隙流体混合, 制得第一透明土;将粒径为0.50~1.00mm的熔融石英砂与孔隙流体混合,制得第二透明土; 粒径为1.00~2.00mm的熔融石英砂与孔隙流体混合,制得第三透明土;将粒径为 45.00~75.00μm的无定形硅粉与孔隙流体混合,制得第四透明土;
制备模型本体的过程为:在模具型腔的底部铺设第一透明土、第二透明土或者第三透明 土,得到第一透明土层;在第一透明土层表面铺设第四透明土,得到第二透明土层;在第二 透明土层表面铺设第一透明土、第二透明土或者第三透明土,得到第三透明土层。
进一步地,第一透明土、第二透明土、第三透明土和第四透明土的制备过程为:
采用孔隙流体对骨料进行润湿,得到试样a;
将试样a在真空环境中排气6h,得到试样b;
在真空环境中,向试样b中加入孔隙流体,直至孔隙流体的液面高于试样b上表面,得 到试样c;
将试样c静置12h以上,得到透明土。
进一步地,所述黏结剂层由疏水性气相二氧化硅、熔融石英砂和孔隙流体混合而成,所 述气相二氧化硅与熔融石英砂的重量比为(1~3):100,所述孔隙流体与气相二氧化硅的重量 比为2.5:1。
进一步地,所述孔隙流体的制备方法为:将食品级3#白油和15#白油在17.8℃的温度下 以体积比1:3混合,得到孔隙流体,使用阿贝折射仪(型号WZS-1)测定孔隙流体折射率, 确保其折射率为1.4585,然后在真空饱和桶内排气6h。
进一步地,在制备模型本体的过程中,在模型本体的后缘预留拉裂缝,在拉裂缝中填充 粒径为2.00~5.00mm的熔融石英砂。
本发明的有益效果是:
1、制备模型本体的透明土由骨料与孔隙流体组成,不含黏结剂,具有良好的透水性,能 够模拟雨水渗流,以便于研究降雨渗流对滑坡失稳破坏的影响。
2、通过在斜坡表面覆盖黏结剂层,黏结剂层具有挡水、阻水的作用,可以对斜坡进行密 封,从而控制孔隙流体分布范围,防止孔隙流体从斜坡处流出而降低模型本体的透明度。
3、通过在斜坡表面覆盖黏结剂层,可以防止外部流体反流入模型本体,以降低模型边坡 外部孔隙流体液面高度,更贴合滑坡模拟条件。
4、本发明采用的透明土骨料成分简单(熔融石英砂为主),与孔隙流体的折射率匹配度 更高,使得模型本体的透明度更高。
附图说明
图1是本发明实施例一的示意图;
图2是本发明实施例二的示意图;
图3是本发明实施例三的示意图;
附图标记:1—模型本体;11—斜坡;12—上部渗流面;13—黏结剂层;14—第一透明土 层;15—第二透明土层;16—第三透明土层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明所述的水、雨水、人工降雨等均是指在实验中利用孔隙流体模拟的水,实质上是 以尼罗红或者高锰酸钾示踪剂标识后的孔隙流体,而不是自然界真实的水(H2O)。
如图1至图3所示,本发明的基于透明土的降雨滑坡可视化模型,包括模型本体1,所 述模型本体1的侧面设置有斜坡11。模型本体1和斜坡11的结构和形态特征可依据相似性 原理还原自然界典型滑坡。
所述模型本体1的顶部设置有上部渗流面12,渗流面即供人工降雨渗入到模型本体1内 部的表面。模拟时,雨水可以从上部渗流面12渗入模型本体1的内部。
所述模型本体1采用透明土制备,透明土由骨料和孔隙流体混合而成,不含黏结剂,具 有高度透明性和良好透水性,能够实现渗流可视化观测,以便于研究降雨入渗对边坡滑坡的 影响。
透明土各组分的折射率必然存在微小的差异,折射率的差异会导致透明度的损失,因此 透明土骨架材料的组分越多,透明度会越低,不利于观测内部渗流状态。本发明采用的透明 土骨料成分简单(熔融石英砂为主),与孔隙流体的折射率匹配度更高,使得模型本体的透明 度更高,有利于图像采集系统对渗流路径、流动方向等进行清晰地监测。
所述斜坡11表面覆盖有黏结剂层13。黏结剂层13即具有阻水的作用,将其铺设在斜坡 11表面,厚度为0.5cm左右。透明土材料中必须充满孔隙流体才能够具有较高的透明度。由 于透明土模型1为边坡滑坡,其内部孔隙流体容易从斜坡11流出,将降低透明土模型1的透 明度。为解决这一问题,可以把整个透明土模型1置于孔隙流体液面以下,但这一方案会增 大孔隙流体用量,且会产生额外浮托力,增加实验难度。因此,本发明在斜坡11表面覆盖透 明的黏结剂层13,黏结剂层13具有阻水、挡水的作用,能够阻隔孔隙流体的流动,从而避 免透明土模型1内部的孔隙流体从斜坡11流出,保证透明土模型1的透明度。此外,黏结剂 层13可以防止外部流体反流入模型本体,降低了模型外部孔隙流体的液面高度。将黏结剂层 13的厚度设置为0.5cm,是因为渗流时间较长,经过长时间渗流后,可以有水从斜坡11流出, 更符合天然环境。此时透明土模型1的顶部设置有顶部渗流面12,可供人工降雨渗入透明土 模型1内部。雨水从上部渗流面12渗入透明土模型1内部并向下渗流,而不会从斜坡11流 出,从而圈定渗流边界,以便于渗流观测。
由于模型本体1的形状与被模拟地区的地形保持一致,斜坡11并不是规则的形状,斜坡 11和其他面之间可能通过曲面等过渡面进行衔接,因此斜坡11的边界可能是一个具有一定 宽度的过渡面,而不是一条线,此时黏结剂层13的边界位于斜坡11边缘的过渡面内即可。
本发明可以开展室内人工降雨入渗条件下的模拟试验,借助高清图像分析技术处理静态 图片和动态视频,取得渗流路径、渗流速度、流动方向和渗透系数等数据,再现降雨入渗、 地下流体渗流与滑坡启滑全过程,实现滑坡体内部渗流和变形的可视化观测。
当地层结构较为简单时,可以采用一种透明土制备整个模型本体1,但是当地层结构较 为复杂时,单一一种骨料难以满足模拟要求。为了模拟复杂地层结构,所述模型本体1包括 从下至上依次设置的第一透明土层14、第二透明土层15和第三透明土层16,所述第一透明 土层14和第三透明土层16的骨料为熔融石英砂,第二透明土层15的骨料为无定形硅粉。
具体地,制备透明土的过程为:通过筛分可得到粒径范围不同的熔融石英砂,筛分后的 熔融石英砂洗净后用超纯水润洗,然后烘干备用。
将粒径为0.25~0.50mm的熔融石英砂与孔隙流体混合,制得第一透明土;将粒径为 0.50~1.00mm的熔融石英砂与孔隙流体混合,制得第二透明土;粒径为1.00~2.00mm的熔融 石英砂与孔隙流体混合,制得第三透明土;将粒径为45.00~75.00μm的无定形硅粉与孔隙流 体混合,制得第四透明土。
第一透明土、第二透明土、第三透明土和第四透明土更加具体的制备过程为:
使用孔隙流体对骨料进行润湿,得到试样a,此时只需要将少量的孔隙流体加入骨料并 充分搅拌即可,试样a呈白色。
将试样a在真空环境中排气6h,具体可以将试样a放在真空箱中,采用真空泵对真空箱 进行抽真空,将试样a排出的气体抽出。排气后即得到试样b,试样b呈浅白色。
在真空环境中,向试样b中加入孔隙流体,真空泵持续抽真空,直到孔隙流体的液面高 于试样b上表面,得到试样c,此时试样c呈半透明状且有大量气泡。
将试样c静置12h以上,得到呈透明状态的透明土。
第一透明土、第二透明土、第三透明土和第四透明土所采用的骨料不同,但均采用上述 方法制备。
用于模拟复杂地层的模型本体1的制备过程为:在模具型腔的底部铺设第一透明土、第 二透明土或者第三透明土,得到第一透明土层14;在第一透明土层14表面铺设第四透明土, 得到第二透明土层15;在第二透明土层15表面铺设第一透明土、第二透明土或者第三透明 土,得到第三透明土层16。上述过程在模型箱内完成,模型箱采用亚克力板围成的顶部敞口 的长方体箱体,亚克力板厚度为2.5cm。第一透明土层14和第三透明土层16根据被模拟区 域实际地层特征选择采用第一透明土、第二透明土或者第三透明土,如被模拟地区以脆性岩 石为主,基岩裂隙较为发育,如砂岩,则选取骨料粒径较大的第三透明土或第二透明土;如 被模拟地区以塑性岩石为主,如粉砂岩,则采用骨料粒径较小的第一透明土。也可以根据被 模拟区域地层岩性特征、空隙发育特征和渗透性等将第一透明土、第二透明土和第三透明土 进行搭配使用,如第一透明土层14采用第二透明土,第三透明土层16采用第一透明土。第 二透明土层15用于模拟泥岩夹层和软弱夹层滑动面,使得模型结构和特性与真实地层更加接 近。
本发明将模型本体1设置为多层结构,并且每层结构的透明土材料可以灵活选择,因此 能够建立复杂地层滑坡物理模型,能够更加真实地模拟多种复杂的地层岩性和地质构造。
在制备多层复杂地层时,需要逐层铺设透明土,每一层的厚度不超过5cm,并且要求每 层分别压实、分别排气,然后通过人工挖掘,在模型本体1的侧面形成斜坡11,模型本体1 的顶部形成上部渗流面12,最后在斜坡11表面铺一层黏结剂层13,即制得滑坡物理模型。
黏结剂层13采用防水、透明、具有一定黏性的材料,具体地,所述黏结剂层13由疏水 性气相二氧化硅、熔融石英砂和孔隙流体混合而成,所述气相二氧化硅与熔融石英砂的重量 比为(1~3):100,所述孔隙流体与气相二氧化硅的重量比为2.5:1。选用粒径为100nm的 疏水性气相二氧化硅作为黏结材料,疏水性气相二氧化硅折射率1.4585,与熔融石英砂一致, 不会改变透明土折射率。疏水性气相二氧化硅能够吸附到熔融石英砂表面,使熔融石英砂之 间相互黏结。疏水性气相二氧化硅与熔融石英砂混合,在抽真空条件下加入孔隙流体至饱和, 然后静置12h后去除多余流体,即得到黏结剂。将黏结剂铺设于斜坡11表层可以有效阻隔斜 坡表层孔隙液体流动,增加表面防渗性和密封性,降低模型外部孔隙流体的液面高度。
孔隙流体可采用目前常见的材料以及制备方式,如采用白油与正十二烷按照一定的比例 混合,可参考CN201710555610等现有技术。作为本发明优选的实施方式,所述孔隙流体的 成分为3#白油和15#白油,所述孔隙流体的制备方法为:将食品级3#白油和15#白油在17.8℃ 的温度下以体积比1:3混合,使用阿贝折射仪(型号WZS-1)测定孔隙流体的折射率,将其 调整至1.4585,与熔融石英砂的折射率相同,然后在真空饱和桶内排气6h以上可减少液体中 的气泡。以上实验步骤可以保证光线在经过熔融石英砂和孔隙流体两相介质时,充分降低不 同透光介质交界面上光的散射,使模型达到较高透明度。
自然界真实边坡在滑坡发展过程中,滑坡体后缘常形成拉裂缝,大型拉裂缝会成为降雨 下渗的优势通道,同时,雨水沿裂隙下渗会增大坡后静水压力,引起滑坡临空面发生变形。 本发明为了更加真实地模拟滑坡过程,制备模型本体1的过程中,在模型本体1的后缘预留 拉裂缝,拉裂缝可通过开挖模型本体1的方式得到,并在拉裂缝中填充粒径为2.00至5.00mm 的熔融石英砂。
实施例一
将食品级3#白油和15#白油在17.8℃的温度下以体积比1:3混合,得到孔隙流体,使用 阿贝折射仪(型号WZS-1)测定孔隙流体折射率,确保其折射率为1.4585,然后在真空饱和 桶内排气6h。
采用少量的孔隙流体对粒径为0.25~0.50mm的熔融石英砂进行浸润,然后在真空环境中 排气6h,接着加入孔隙流体,使孔隙流体淹没熔融石英砂,再静置12h,得到透明土。
将透明土逐层铺设在模型箱中,每一层的厚度不超过5cm,并且每层分别压实、分别排 气,得到尺寸为长10cm、宽10cm、高10cm的模型粗坯。
模型粗坯顶部为上部渗流面12,自模型粗坯侧壁开挖,设置不同坡角,得到斜坡11。
将疏水性气相二氧化硅、熔融石英砂和孔隙流体混合,气相二氧化硅与熔融石英砂的重 量比为(1~3):100,孔隙流体与气相二氧化硅的重量比为2.5:1,制得黏结剂,将黏结剂铺 设在斜坡11表面,铺设厚度为0.5cm,如图1所示,然后再对模型进行整体排气6h,完成后 静置12h。
在模型正前方布置520nm、1000mw一字线型激光发射器,使用2~3台单反数码相机配 合快门线控制器作为静态拍摄系统,采用5台2400万以上像素的智能手机作为动态图像采集 系统,开展室内人工降雨入渗条件下的模拟试验。静态拍摄系统和动态图像采集系统能够清 晰拍摄人工降雨的渗流路径。
实施例二
将食品级3#白油和15#白油在17.8℃的温度下以体积比1:3混合,得到孔隙流体,使用 阿贝折射仪(型号WZS-1)测定孔隙流体折射率,确保其折射率为1.4585,然后在真空饱和 桶内排气6h。
采用少量的孔隙流体对粒径为0.50~1.00mm的熔融石英砂进行浸润,然后在真空环境中 排气6h,接着加入孔隙流体,使孔隙流体淹没熔融石英砂,再静置12h,得到第二透明土; 采用少量的孔隙流体对粒径为1.00~2.00的熔融石英砂进行浸润,然后在真空环境中排气6h, 接着加入孔隙流体,使孔隙流体淹没熔融石英砂,再静置12h,得到第三透明土;采用少量 的孔隙流体对粒径为45.00~75.00μm的无定形硅粉进行浸润,然后在真空环境中排气6h,接 着加入孔隙流体,使孔隙流体淹没无定形硅粉,再静置12h,得到第四透明土。
将第二透明土铺设在模型箱底部,铺设厚度不超过5cm,并且压实、排气;将第四透明 土铺设在第二透明土表面,铺设厚度不超过5cm,并且压实、排气;将第三透明土铺设在第 四透明土表面,并且压实、排气;得到尺寸为长20cm、宽10cm、高10cm的模型粗坯。
模型粗坯顶部为上部渗流面12,自模型粗坯侧壁开挖,设置不同坡角,得到斜坡11。
将疏水性气相二氧化硅、熔融石英砂和孔隙流体混合,气相二氧化硅与熔融石英砂的重 量比为(1~3):100,孔隙流体与气相二氧化硅的重量比为2.5:1,制得黏结剂,将黏结剂铺 设在斜坡11表面,铺设厚度为0.5cm,如图2所示,然后再对模型进行整体排气6h,完成后 静置12h。
在模型正前方布置520nm、1000mw一字线型激光发射器,使用2~3台单反数码相机配 合快门线控制器作为静态拍摄系统,采用5台2400万以上像素的智能手机作为动态图像采集 系统,开展室内人工降雨入渗条件下的模拟试验。静态拍摄系统和动态图像采集系统能够清 晰拍摄人工降雨的渗流路径。
实施例三
将食品级3#白油和15#白油在17.8℃的温度下以体积比1:3混合,得到孔隙流体,使用 阿贝折射仪(型号WZS-1)测定孔隙流体折射率,确保其折射率为1.4585,然后在真空饱和 桶内排气6h。
采用少量的孔隙流体对粒径为0.25~0.50mm的熔融石英砂进行浸润,然后在真空环境中 排气6h,接着加入孔隙流体,使孔隙流体淹没熔融石英砂,再静置12h,得到第一透明土; 采用少量的孔隙流体对粒径为0.50~1.00mm的熔融石英砂进行浸润,然后在真空环境中排气 6h,接着加入孔隙流体,使孔隙流体淹没熔融石英砂,再静置12h,得到第二透明土;采用 少量的孔隙流体对粒径为1.00~2.00的熔融石英砂进行浸润,然后在真空环境中排气6h,接 着加入孔隙流体,使孔隙流体淹没熔融石英砂,再静置12h,得到第三透明土;采用少量的 孔隙流体对粒径为45.00~75.00μm的无定形硅粉进行浸润,然后在真空环境中排气12h,接着 加入孔隙流体,使孔隙流体淹没无定形硅粉,再静置12h,得到第四透明土。
将第三透明土分多层铺设在模型箱底部,每层厚度不超过5cm;将第四透明土铺设在第 二透明土表面,铺设厚度不超过5cm;将第二透明土分多层铺设在第四透明土表面,每层厚 度不超过5cm;将第一透明土分多层铺设在第二透明土表面;每铺设一层后进行抽真空和静 置处理,得到尺寸为长60cm、宽20cm、高40cm的模型粗坯。
模型粗坯顶部为上部渗流面12,人工开挖裂缝以模拟拉裂缝,并在拉裂缝中填充粒径为 2.00~5.00mm的熔融石英砂;模型粗坯侧壁开挖,设置不同坡角,得到斜坡11。
将疏水性气相二氧化硅、熔融石英砂和孔隙流体混合,气相二氧化硅与熔融石英砂的重 量比为(1~3):100,孔隙流体与气相二氧化硅的重量比为2.5:1,制得黏结剂,将黏结剂铺 设在斜坡11表面,铺设厚度为0.5cm,如图3所示,然后再对模型进行整体排气6h,完成后 静置12h。
在模型的顶部和正前方布置520nm、1000mw一字线型激光发射器,顶部的激光发射器 安装在滑轨上,可以沿着滑轨移动,激光照射范围广,基本不会有死角。使用2~3台单反数 码相机配合快门线控制器作为静态拍摄系统,采用5台2400万以上像素的智能手机作为动态 图像采集系统,开展室内人工降雨入渗条件下的模拟试验。静态拍摄系统和动态图像采集系 统能够清晰拍摄人工降雨的渗流路径。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员 来说,本发明可以有各种更改和变化。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.基于透明土的降雨滑坡可视化模型,包括模型本体(1),所述模型本体(1)的侧面设置有斜坡(11);
其特征在于,所述模型本体(1)由骨料与孔隙流体混合而成;
所述模型本体(1)的顶部设置有上部渗流面(12);
所述斜坡(11)表面覆盖有黏结剂层(13),黏结剂层(13)的厚度为0.5cm,用于防止所述模型本体(1)内部的孔隙流体从斜坡(11)流出,保证所述模型本体(1)的透明度;所述黏结剂层(13)由疏水性气相二氧化硅、熔融石英砂和孔隙流体混合制备而成;所述孔隙流体的成分为3#白油和15#白油;
所述模型本体(1)包括从下至上依次设置的第一透明土层(14)、第二透明土层(15)和第三透明土层(16),所述第一透明土层(14)和第三透明土层(16)的骨料为熔融石英砂,第二透明土层(15)的骨料为无定形硅粉。
2.制备权利要求1所述的基于透明土的降雨滑坡可视化模型的方法,其特征在于,包括
将骨料与孔隙流体混合,制得透明土;
采用透明土制备模型本体(1),并在模型本体(1)的侧面形成斜坡(11),模型本体(1)的顶部形成上部渗流面(12);
在斜坡(11)表面铺一层黏结剂层(13)。
3.如权利要求2所述基于透明土的降雨滑坡可视化模型的制造方法,其特征在于,制备透明土的过程为:将粒径为0.25~0.50mm的熔融石英砂与孔隙流体混合,制得第一透明土;将粒径为0.50~1.00mm的熔融石英砂与孔隙流体混合,制得第二透明土;粒径为1.00~2.00mm的熔融石英砂与孔隙流体混合,制得第三透明土;将粒径为45.00~75.00μm的无定形硅粉与孔隙流体混合,制得第四透明土;
制备模型本体(1)的过程为:在模具型腔的底部铺设第一透明土、第二透明土或者第三透明土,得到第一透明土层(14);在第一透明土层(14)表面铺设第四透明土,得到第二透明土层(15);在第二透明土层(15)表面铺设第一透明土、第二透明土或者第三透明土,得到第三透明土层(16)。
4.如权利要求3所述基于透明土的降雨滑坡可视化模型的制造方法,其特征在于,第一透明土、第二透明土、第三透明土和第四透明土的制备过程为:
采用孔隙流体对骨料进行润湿,得到试样a;
将试样a在真空环境中排气6h,得到试样b;
在真空环境中,向试样b中加入孔隙流体,直到孔隙流体的液面高于试样b上表面,得到试样c;
将试样c静置12h以上,得到透明土。
5.如权利要求2所述基于透明土的降雨滑坡可视化模型的制造方法,其特征在于,所述黏结剂层(13)由疏水性气相二氧化硅、熔融石英砂和孔隙流体混合而成,所述气相二氧化硅与熔融石英砂的重量比为(1~3):100,所述孔隙流体与气相二氧化硅的重量比为2.5:1。
6.如权利要求2或5所述基于透明土的降雨滑坡可视化模型的制造方法,其特征在于,所述孔隙流体的制备方法为:将食品级3#白油和15#白油在17.8℃的温度下以体积比1:3混合,然后在真空环境中排气,得到折射率为1.4585的孔隙流体。
7.如权利要求2所述基于透明土的降雨滑坡可视化模型的制造方法,其特征在于,制备模型本体(1)的过程中,在模型本体(1)的后缘预留拉裂缝,并在拉裂缝中填充粒径为2.00~5.00mm的熔融石英砂。
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