CN207991966U - 一种大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统，包括传送带驱动系统、模型竖向均布力加载伺服系统、摩擦力测定系统、图像采集及解算系统。模型竖向均布力加载伺服系统包括液压柱及加压板，加压板内有压力传感器，与后台控制器相连，控制器与连接液压油箱的伺服电机相连；传送带驱动系统包括交流电机、变频器及速度监控器；摩擦力测定系统由应力传感器与外部数据接收器组成；图像采集及解算系统由高速相机、滑轨、照明灯、标尺及后台电脑组成。本实用新型能够实现岩土体在重力作用下的变形破坏及其演化过程的大尺寸定量模拟试验，且能够改变待测模型所受到的法向应力模拟不同的应力场并对模型应力场和位移场实时监测。

Description

一种大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统

技术领域

本实用新型涉岩土工程技术领域，用于模拟岩土体在重力作用下变形破坏的基底摩擦试验的试验装置。

背景技术

底摩擦理论认为可以通过在二维模型平面上沿某一方向施加阻力来模拟该模型所受到的重力。基于底摩擦理论来模拟岩土体在重力作用下的破坏机制及演化过程开始于20世纪70年代，1970年英国帝国理工学院制造了第一台底摩擦试验仪并用来模拟边坡、隧道以及地下巷道工程中岩土体的破坏过程并研究各个地质要素之间的影响规律。岩土体在重力的长期作用下现象可导致人类工程的破坏或地质灾害的发生，如隧道塌方，边坡失稳破坏等。岩土体底摩擦试验是模拟岩土体在重力作用下变形破坏机制及其演化过程的重要手段。因此，对重力作用下岩土体失稳现象的研究意义重大。

由于底摩擦试验具有方便、省时、省力且经济的特点，目前被广泛应用于地质工程、岩土工程、土木工程等领域。在地质灾害频发且日益受到人们重视的今天，底摩擦试验机得到了更加广泛的应用。

根据Bray和Goodman于1981年提出的底摩擦模型理论，底摩擦试验机在运行过程中提供的摩擦力为：

F＝(P+γ_mt)μ

其中P为作用于模型法向单位面积上的压力。

采用底摩擦试验机模拟岩土体在重力作用下的变形特征及演化过程，其模拟的真实性很大程度上依赖于底摩擦试验仪的性能，加之目前在工程地质领域对于地质灾害的预警监测逐步向多场监测方向发展，底摩擦试验周期较长，对底摩擦试验机的实时监测功能提出了更高的要求。

根据底摩擦模型理论及目前学科发展的要求，现有的底摩擦试验机都不同程度地存在一些不足，例如成都理工大学与四川大学联合研制的底摩擦试验机，该试验机缺少对模型进行法向加载的试验装置，故该试验机的运行原理实际上仍基于传统底摩擦模型理论(即P＝0)，当需要对模型进行法向加压时，需采用另外的加载方式，不仅费时费力，且无法做到定量精确加载；另外该试验机仅能对模型所受的摩擦力进行实时监测，远不能满足物理模型多场监测的要求。

根据底摩擦模型理论，在底摩擦机工作过程中应避免模型块体发生沿垂直地面方向的运动，而目前大多数底摩擦试验机均为上部敞开设计，对模型发生该方向上的变形无法起到约束作用，大大降低了模拟过程的真实性。

综上所诉，对重力作用下岩土体变形破坏特征及演化过程的研究意义重大。目前，底摩擦试验是研究此类问题的最为高效、便捷且经济的手段，但现有的底摩擦试验机存在一定不足，急需开发出一种适应当前学科发展且基于基础理论之上的新型底摩擦试验机，且相关试验系统亟待进一步开发。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述目前现有底摩擦试验机技术的不足，提供一种用于模拟大尺寸岩土体在重力作用下变形破坏过程的新型多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统，旨在解决以下问题：

1.解决目前底摩擦试验机无法为模型提供法向压力，无法将底摩擦试验由定量分析转化为定性分析的缺点，使其能够模拟多种条件下的应力场，实现对模型所处应力场的定量控制与调整，从而更加真实地模拟岩土体在重力作用下的变形破坏过程。

2.可以实现对模型在垂直地面方向的约束，避免在底摩擦试验过程中模型块体产生垂直地面方向的运动而导致模拟过程的失真失败。

3.能够对模型在模拟变形破坏过程中实现应力场和位移场的实时监测，且能够满足对模型的整个破坏过程进行高质量的图像采集要求，能够克服实验室环境光照条件不足的恶劣环境，且能够实现对模型关键点位位移的跟踪监测，从而实现对模拟过程的多场实时监测，所获得的实验数据与信息更加丰富。

4.能够实现对大尺寸模型的模拟研究，扩大了底摩擦试验系统的应用范围。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统，其特征在于：包括变频无级变速传送带驱动系统、模型竖向均布力加载伺服系统、模型摩擦力测定系统、高速相机图像采集及解算系统：

所述变频无级变速传送带驱动系统位于待测模型11的下部，所述变频无级变速传送带驱动系统上具有用于检测和控制传送带3速度的传送带速度控制器10，所述传送带速度监控器10通过连接变频无级变速传送带驱动系统对待测模型11提供稳定滑动摩擦力，并通过变频无级变速传送带驱动系统接受传送带的实时速度信息；

所述模型竖向均布力加载伺服系统位于待测模型11的顶部，所述模型竖向均布力加载伺服系统具有用于检测待测模型11上部所受均布压力的压力传感器121，所述模型竖向均布力加载伺服系统和压力传感器121通过线路连接伺服压力控制器9，所述压力传感器121将待测模型11所受压力反馈给伺服压力控制器9，所述伺服压力控制器9控制待测模型11受到的竖向均布压力，所述伺服压力控制器9控制伺服油泵12对待测模型11提供竖向均布压力；

所述模型摩擦力测定系统具有多个铺设于模型框2底部的摩擦力传感器403，所述擦力传感器403通过线路连接摩擦力监测仪8，所述摩擦力传感器403用以测量待测模型在模拟过程中所受到的摩擦力，并将所监测的摩擦力数值实时反馈给摩擦力监测仪8；

所述高速相机图像采集及解算系统设置于待测模型11的顶部，所述高速相机图像采集及解算系统具有用于对待测模型11试验过程中进行实时图像采集的高速相机304。

进一步的，所述变频无级变速传送带驱动系统还包括试验台框架4、交流电机14、主动滚筒201、从动滚筒205，变频器15，传送带3，传送带速度控制器10，滚筒固定装置202及滚筒固定螺栓203，所述主动滚筒201及从动滚筒205通过滚筒固定装置202及滚筒固定螺栓203固定于试验台框架4两侧，所述交流电机14与变频器15相连，所述变频器15与传送带速度监控器10相连，所述主动滚筒201通过皮带与交流电机14相连。

进一步的，所述模型竖向均布力加载伺服系统还包括加压系统支撑框架1、液压油箱13，伺服油泵12、四个呈矩阵分布的油缸119、120、124、122、配套的液压套筒111、117、125、123、液压柱112、118、127、126、压力板113及连接板115，所述压力板113通过连接板115与液压柱112、118、127、126相连，所述油缸119、120、124、122呈矩阵分布于加压系统支撑框架1四角，下部分别连接液压套筒111、117、125、123和液压柱112、118、127、126，所述伺服压力控制器9通过线路连接伺服油泵12，所述伺服油泵12控制液压柱112、118、127、126伸缩，带动下部压力板113挤压待测模型11。

进一步的，所述模型竖向均布力加载伺服系统中压力板113下部设置有透明级PEEK垫层116，所述透明级PEEK垫层116用以降低待测模型11与压力板113之间的摩擦力。

进一步的，所述高速相机图像采集及解算系统还包括标尺402、滑轨7、相机快装板301、相机固定螺栓302、快装板固定螺栓305、侧向快装板固定螺栓303、照明灯滑轨306、限位孔307、照明灯快装板308、柔光罩309、照明灯310、照明灯固定螺栓311，所述高速相机304通过相机快装板301安装于滑轨7中；所述照明灯310通过照明灯快装板308、侧向快装板固定螺栓303和照明灯固定螺栓311固定于照明灯滑轨内306；所述相机快装板301通过限位孔307和快装板固定螺栓305固定于滑轨7上，所述高速相机304与后台电脑连接，所述高速相机304用于拍摄试验过程中待测模型11的照片或录像并传输给后台电脑。

进一步的，设置有模型承托台6，所述模型承托台6位于直接承托待测模型11的传送带3下方，所述模型承托台6上部设置有降低传送带3与承托台6之间摩擦系数的结构层204，所述结构层204为聚四氟乙烯垫层，所述承托台6与试验台框架4固定在一起。

进一步的，所述标尺402设置于模型框2之上，所述标尺402用作高速相机304图像的参考系。

进一步的，所述变频器15、交流电机14、液压油箱13及伺服油泵12固定于试验台框架4内部，所述验台框架4外部安装有机罩5。

本实用新型的有益效果是：

一、本实用新型与现有底摩擦试验机相比，可以实现对模型的竖向均布加压。设置于压力板上的压力传感器将接收到的压力信号反馈给伺服压力控制器，控制器将信号反馈给伺服油泵，根据模型所需要压力的不同，以及对模型加压的各个过程中对进给力的控制和调整精度要求，来对伺服油泵中电机输出的脉冲量进行调整，从而形成压力闭环控制。采用该闭环加压伺服控制可对模型进行稳定的竖向加压，实现底摩擦试验竖向加压的定量控制，将底摩擦试验由原来的定性分析上升为定量试验，可用于模拟岩土体在多种应力场状态下的变形破坏模式及演化过程，扩大底摩擦试验的模拟范围。

二、本实用新型与现有底摩擦试验机相比，可以实现对模型的竖向约束作用。压力板在试验过程中除作为加压装置外，还可以限定模型在竖直方向上的变形与位移，使得岩土体能够更加真实地反应其变形破坏机理及演化过程。

三、本实用新型与现有底摩擦试验机相比，可以实现对传送带速度的稳定控制。通过在交流电机驱动皮带转动中增加一个变频器，实现交流电机与传送带的无级变速，从而使得底摩擦试验系统的运行更加稳定，避免传送带的速度突变现象对模型造成的不良影响。

四、本实用新型与现有底摩擦试验机相比，可以实现对模型所受摩擦力大小、模型关键点位移及模型总体变形的实时监测。通过设置于模型框底部的若干摩擦力传感器及与之连接的摩擦力监测仪可实现对模型所受摩擦力的实时监测；通过设置于模型上部的可移动式高速相机及后台电脑可实现对模型整体变形破坏过程的高速图像采集及对模型关键点的跟踪拍摄，并可通过后台电脑对关键点的位移量进行实时监测。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型的大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统的结构示意图；

图2为本实用新型的大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统中变频无级变速传送带驱动系统结构示意图；

图3为本实用新型的大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统中模型竖向均布力加载伺服系统结构示意图；

图4为本实用新型的大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统中模型摩擦力测定系统结构示意图；

图5为本实用新型的大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统中高速相机图像采集及解算系统的结构示意图及剖面图；

图6为本实用新型的大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统的剖面结构示意图；

图7为本实用新型的大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统中模型竖向均布力加载伺服系统电路控制示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

实施例：如图1所示，本实施例的大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统，包括变频无级变速传送带驱动系统、模型竖向均布力加载伺服系统、模型摩擦力测定系统、高速相机图像采集及解算系统。

如图2和6所示，上述变频无级变速传送带驱动系统设置于模型的下部，所述变频无级变速传送带驱动系统上具有用于检测和控制传送带3速度的传送带速度监控器10，传送带速度监控器10通过线路与变频器15、交流电机14串联，传送带速度监控器10可通过变频器15与交流电机14实现对传送带3的速度大小控制，且能够显示传送带3的速度，传送带速度监控器10设置于机罩5之上，方便用户进行操作与观测。

如图2和6所示，传送带3的主动滚筒201通过皮带与交流电机14相连，驱动传送带平稳运行，主动滚筒201与从动滚筒205通过滚筒固定装置202及滚筒固定螺栓203固定于试验台框架4之上，传送带3下部设置有模型承托台6，防止传送带因上部收到荷载过大而产生竖向变形，为底摩擦试验系统实现大尺寸模型的模拟提供必要的承载力，模型承托台6上部设置有铁氟龙板204，用以减少传送带3与模型承托台6之间的摩擦系数，降低驱动力，减少能耗。

如图3和7所示，上述模型竖向均布力加载伺服系统设置于模型11的上部，上述模型竖向均布力加载伺服系统具有用于检测待测模型11上部所受均布压力的压力传感器121，压力传感器121通过线路连接伺服压力控制器9，上述压力传感器121将模型所受压力反馈给伺服压力控制器9，上述伺服压力控制器9根据用户输入的施加压力大小及压力传感器所反馈的信息进行判断，其判断结果由控制器通过线路传输给伺服油泵12，伺服油泵12通过内部的控制阀实现对液压油箱13和四个矩阵分布的油缸中的油量的控制，进而实现控制四个液压柱的位移，对压力板113施加给模型11的竖向均布压力进行定量控制，模型11所受到的压应力通过压力传感器121测出并继续反馈给伺服压力控制器9，实现闭环控制，达到精确加载。若需要减压，则通过用户在伺服压力控制器9输入命令，通过线路传输给伺服油泵12，伺服油泵12通过内部的换向阀实现对液压油箱13和四个矩阵分布的油缸中的液压油的方向控制，实现减压过程。

如图3、6和7所示，上述模型竖向均布力加载伺服系统还包括加压系统支撑框架1、连接板115和透明级PEEK垫层116，压力板113通过连接板115与液压柱112、118、127、126通过固定螺栓相连，透明级PEEK垫层116设置于压力板的下部，使用改性PEEK垫层的使用能够有效降低压力板与模型之间的摩擦系数，且能够对压力板113起到一定缓冲作用，防止压力的突变对模型及装置造成的损坏，压力板113采用PMMA高透明板，方便对模型进行图像采集及观测，加压系统支撑框架1固定于模型承托台6之上，为加压系统提供稳定的支撑，伺服压力控制器9设置于机罩5之上，方便用户进行操作，伺服油泵12及液压油箱13固定于试验台框架4上。

如图4所示，上述模型摩擦力测定系统包括多个铺设于模型框2底部的摩擦力传感器403，上述擦力传感器403通过线路连接摩擦力监测仪8，上述摩擦力传感器403用以测量模型在模拟过程中所受到的摩擦力，并将所监测的摩擦力数值实时反馈给摩擦力监测仪8，上述模型框2下部设置有模型框垫层401，材料为聚四氟乙烯，用以减小传送带3和模型框之间的摩擦系数，摩擦力监测仪8设置于模型框2外侧，方便用户进行观测。

如图5所示，上述高速相机图像采集及解算系统设置于模型11的顶部，所述高速相机图像采集及解算系统具有用于对模型11试验过程中进行实时图像采集的高速相机304。

如图4和5所示，上述高速相机图像采集及解算系统还包括位于模型框2上的标尺402、滑轨7、相机快装板301、相机固定螺栓302、快装板固定螺栓305、侧向快装板固定螺栓303、照明灯滑轨306、限位孔307、照明灯快装板308、柔光罩309、照明灯310、照明灯固定螺栓311，高速相机304通过相机固定螺栓302固定于相机快装板301之上，相机快装板301安装于滑轨7中，并且可以在滑轨7上根据所需采集图像的要求调整位置，当相机至于最佳位置后通过限位孔307和快装板固定螺栓305固定于滑轨7之上，照明灯310通过照明灯固定螺栓311固定于照明灯快装板308之上，照明灯快装板308安装于照明灯滑轨306中，可在其中自由滑动以达到最佳照明位置，当照明灯位于最佳位置后，通过侧向快装板固定螺栓303固定于照明灯滑轨相应的限位孔内，柔光罩309安装于高速相机304的下部，用以对照明灯光进行柔化处理，最大程度减小压力板反光现象，实现暗光条件下图像的高质量采集，高速相机304与后台电脑连接，将拍摄试验过程中模型11的照片或录像并传输给后台电脑进行解算，标尺402可作为后台电脑解算参考系，在此基础上实现对模型关键点位移的实时监测。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、加压系统支撑框架，111、1号液压套管，112、1号液压柱，113、加圧板，114、加圧板固定螺栓，115、连接板，116、透明级PEEK垫层，117、2号液压套管，118、2号液压柱，119、1号油缸，120、2号油缸，121、压力传感器，122、4号油缸，123、4号液压套管，124、3号油缸，123、4号液压套管，125、3号液压套管，126、4号液压柱，127、3号液压柱，3、传送带、4、试验台框架、201、主动滚筒，202、滚筒固定装置，203、滚筒固定螺栓，9、伺服压力控制器，10、传送带速度监控器，5、机罩，6、模型承托台，204、铁氟龙板，205、从动滚筒，7、滑轨梁，301、相机快装板，302、相机固定螺栓，303、侧向快装板固定螺栓，304、高速相机，305、快装板固定螺栓，306、照明灯滑轨，307、限位孔，308、照明灯快装板，309、柔光罩，310、照明灯，311、照明灯固定螺栓，2、模型框，8、摩擦力监测仪，401、模型框垫层，402、标尺，403、摩擦力传感器，15、变频器，14、交流电机，13、液压油箱，12、伺服油泵。

本实用新型的使用方法，包括以下步骤：

1)岩土体物理模型的制备，依据相似理论，根据边坡或地下洞室的地质条件，采用沙土、水泥、石膏和水等按照一定比例分别制备对应岩性的相似材料，相似材料模型的几何相似比应根据实际工程对象和模型框2的大小来确定。另外需利用所配的相似材料制作一个薄层矩形立方块体。

2)传送带摩擦与相似材料模型的摩擦系数测量，定义沿传送带3运动方向为Z方向，水平面上垂直于传送带3运动方向为X方向，竖直方向为Y方向。将上述相似材料薄层矩形立方块体铺设于传送带3之上，模型下部与模型框2下部相抵，为其提Z方向约束，并将摩擦力传感器对应铺设于模型下部，通过传送带速度监控器10，此时不开启竖向加压装置，待摩擦力读书稳定后，根据下式即可求出相似模型材料与传送带之间的摩擦系数：

其中f为模型所受摩擦力大小，a_m、b_m、z_m分别为立方体模型的尺寸，μ_m即模型与传送带间的摩擦系数。

3)根据实际工程问题及模型大小确定所施加法向应力的大小，若定义沿传送带3运动方向为Z方向，水平面上垂直于传送带3运动方向为X方向，竖直方向为Y方向，则在施加有法向应力P的条件下，模型中某点所受到的应力为：

σ_z＝μ_m(γ_m+p/t)z

σ_y＝p+γ_mt(y/t)

σ_x＝υ(σ_y+σ_z)

其中σ_z、σ_y、σ_x分别为模型在Z、Y和X方向上受到的正应力，p为所施加的法向应力，υ为材料的泊松比，t为模型的厚度，z为模型在Z方向上的深度，可根据模型框标尺确定，y为模型在Y方向上的深度。

当所施加的法向应力p远大于γ_mt时，模型内某点的应力状态为：

σ_z＝μ_m(p/t)z

σ_y＝p

σ_x＝υμ_m(p/t)z+υp

可以看出当对模型施加法向应力p后，模型所受到的应力不随Y方向坐标的变化而变化，而只随着深度Z发生变化，根据模型的应力相似比及模型的材料强度来调整p的大小，使其能够更加真实地模拟岩土体在不同应力状态下的变形破坏机理及演化过程。

4)运行模型竖向均布力加载伺服系统，将相似材料模型水平铺设在传送带3之上，根据试验要求在伺服压力控制器9中输入施加压力数值，通过伺服压力控制器9、伺服油泵12、控制阀、换向阀、液压柱、压力板113及压力传感器121的闭环伺服加压控制实现定量精确加压。若需要进行传统底摩擦试验(法向应力p＝0)，则可通过竖向均布力加载伺服系统使压力板113悬停于靠近模型的正上方，但不与模型相接触，通过压力板约束模型Y方向上的位移，保证底摩擦试验模拟的真实性。

5)运行变频无级变速传送带驱动系统及模型摩擦力测定系统，待法向加载系统稳定工作后，开启传送带速度监控器10及摩擦力监测仪8，通过传送带3的运动产生的摩擦力来模拟岩土体所受到的重力作用，模型所受到的摩擦力大小可通过摩擦力监测仪8实时反映，从而实现模型所受拟重力场大小的实时监测。

6)运行高速相机图像采集及解算系统，在传送带达到平稳运行之前，可调整高速相机304的位置，并根据实验室照明条件选择性调整照明灯310，开启高速相机304，实现试验过程中模型高质量图像采集工作，通过后台电脑及模型框标尺402，通过相关解算手段可实现模型内部关键点位移量跟踪监测。

本实用新型在上述技术方案的基础上，还采取了一下技术措施：

本实用新型还设置有模型承托台，上述模型承托台位于直接承托模型的传送带下方，上述模型承托台上部设置有降低传送带与承托台之间摩擦系数的结构层，上述结构层可为聚四氟乙烯垫层，所述承托台与试验台框架固定在一起，另外用于约束模型的模型框下部也铺设有结构层。

采用上述方案的有益效果是能够大大增加传送带的承载力，使得该底摩擦试验设备更好地实现对大尺寸岩土体模型进行模拟，且能够最大程度上减少传送带与承托台之间及模型框与传送带之间的摩擦系数，进而降低了运动驱动力，减少了能耗，承托台固定于试验台框架之上，增加了模拟过程中传动系统的运动稳定性。

本实用新型中所述模型竖向均布力加载伺服系统中的压力板可为PMMA高透明板，加圧板下部设置有透明垫层，所述垫层可采用透明级改性PEEK材料制作，也可在加圧板下表面均匀涂抹润滑剂。

采用上述方案的有益效果是能够方便试验过程中的图像实时采集，PEEK垫层的使用能够有效降低压力板与模型之间的摩擦系数，且能够对压力板起到一定缓冲作用，防止压力的突变对模型及装置造成的损坏。

本实用新型中所述高速相机图像采集及解算系统增设照明灯滑轨，照明灯可在滑轨内自由滑动，对模型图像采集过程进行上部补光，照明灯下部设置有柔光罩。

采用上述方案的有益效果是能够适应多种暗光条件下的试验环境，对模型采集提供有效照明。由于高速相机在高速快门拍摄过程中对进光量的需求较大，上述照明灯可对拍摄物体进行补光，柔光罩的设置可以大大减少灯光在压力板上的反光现象，实现高质量的图像采集。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (8)

1.一种大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统，其特征在于，包括变频无级变速传送带驱动系统、模型竖向均布力加载伺服系统、模型摩擦力测定系统、高速相机图像采集及解算系统：

所述变频无级变速传送带驱动系统位于待测模型(11)的下部，所述变频无级变速传送带驱动系统上具有用于检测和控制传送带(3)速度的传送带速度控制器(10)，所述传送带速度控制器(10)通过连接变频无级变速传送带驱动系统对待测模型(11)提供稳定滑动摩擦力，并通过变频无级变速传送带驱动系统接受传送带的实时速度信息；

所述模型竖向均布力加载伺服系统位于待测模型(11)的顶部，所述模型竖向均布力加载伺服系统具有用于检测待测模型(11)上部所受均布压力的压力传感器(121)，所述模型竖向均布力加载伺服系统的压力传感器(121)通过线路连接伺服压力控制器(9)，所述压力传感器(121)将待测模型(11)所受压力反馈给伺服压力控制器(9)，所述伺服压力控制器(9)控制模型受到的竖向均布压力，所述伺服压力控制器(9)控制伺服油泵(12)对模型提供竖向均布压力；

所述模型摩擦力测定系统具有多个铺设于模型框(2)底部的摩擦力传感器(403)，所述摩擦力传感器(403)通过线路连接摩擦力监测仪(8)，所述摩擦力传感器(403)用以测量待测模型(11)在模拟过程中所受到的摩擦力，并将所监测的摩擦力数值实时反馈给摩擦力监测仪(8)；

所述高速相机图像采集及解算系统设置于待测模型(11)的顶部，所述高速相机图像采集及解算系统具有用于对待测模型(11)试验过程中进行实时图像采集的高速相机(304)。

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统，其特征在于：所述变频无级变速传送带驱动系统还包括试验台框架(4)、交流电机(14)、主动滚筒(201)、从动滚筒(205)，变频器(15)，传送带(3)，传送带速度控制器(10)，滚筒固定装置(202)及滚筒固定螺栓(203)，所述主动滚筒(201)及从动滚筒(205)通过滚筒固定装置(202)及滚筒固定螺栓(203)固定于试验台框架(4)两侧，所述交流电机(14)与变频器(15)相连，所述变频器(15)与传送带速度控制器(10)相连，所述主动滚筒(201)通过皮带与交流电机(14)相连。

3.根据权利要求1所述的一种大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统，其特征在于，所述模型竖向均布力加载伺服系统还包括加压系统支撑框架(1)、液压油箱(13)，伺服油泵(12)、四个呈矩阵分布的油缸(119、120、124、122)、配套的液压套筒(111、117、125、123)、液压柱(112、118、127、126)、压力板(113)及连接板(115)，所述压力板(113)通过连接板(115)与液压柱(112、118、127、126)相连，所述油缸(119、120、124、122)呈矩阵分布于加压系统支撑框架(1)四角，下部分别连接液压套筒(111、117、125、123)和液压柱(112、118、127、126)，所述伺服压力控制器(9)通过线路连接伺服油泵(12)，所述伺服油泵(12)控制液压柱(112、118、127、126)伸缩，带动下部压力板(113)挤压待测模型(11)。

4.根据权利要求3所述的一种大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统，其特征在于，所述模型竖向均布力加载伺服系统中压力板(113)下部设置有透明级PEEK垫层(116)，所述透明级PEEK垫层(116)用以降低待测模型(11)与压力板(113)之间的摩擦力。

5.根据权利要求4所述的一种大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统，其特征在于，所述高速相机图像采集及解算系统还包括标尺(402)、滑轨(7)、相机快装板(301)、相机固定螺栓(302)、快装板固定螺栓(305)、侧向快装板固定螺栓(303)、照明灯滑轨(306)、限位孔(307)、照明灯快装板(308)、柔光罩(309)、照明灯(310)、照明灯固定螺栓(311)，所述高速相机(304)通过相机快装板(301)安装于滑轨(7)中；所述照明灯(310)通过照明灯快装板(308)、侧向快装板固定螺栓(303)和照明灯固定螺栓(311)固定于照明灯滑轨(306)内；所述相机快装板(301)通过限位孔(307)和快装板固定螺栓(305)固定于滑轨(7)上，所述高速相机(304)与后台电脑连接，所述高速相机(304)用于拍摄试验过程中待测模型(11)的照片或录像并传输给后台电脑。

6.根据权利要求5所述的一种大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统，其特征在于，设置有模型承托台(6)，所述模型承托台(6)位于直接承托待测模型(11)的传送带(3)下方，所述模型承托台(6)上部设置有降低传送带(3)与模型承托台(6)之间摩擦系数的结构层(204)，所述结构层(204)为聚四氟乙烯垫层，所述模型承托台(6)与试验台框架(4)固定在一起。

7.根据权利要求6所述的一种大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统，其特征在于，所述标尺(402)设置于模型框(2)之上，所述标尺(402)用作高速相机(304)图像的参考系。

8.根据权利要求6所述的一种大尺寸岩土体多场实时监测伺服加压底摩擦试验系统，其特征在于，变频器(15)、交流电机(14)、液压油箱(13)及伺服油泵(12)固定于所述试验台框架(4)内部，所述试验台框架(4)外部安装有机罩(5)。