CN208506039U - 一种基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于土木工程技术领域，涉及一种基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置，包括模型箱、水敏性材料层、土压力盒、PIV装置、喷淋装置、温湿度传感器以及数据采集仪；模型箱包括由透明有机玻璃制成的边框以及设置在边框底部的排水层；透明土边坡试样置于模型箱中并处于排水层的上部；水敏性材料层呈层状铺设在透明土边坡试样内；土压力盒以及温湿度传感器分别埋藏在透明土边坡试样内部；喷淋装置位于透明土边坡试样的正上方；数据采集仪以及PIV装置分别置于模型箱外部；土压力盒通过数据采集仪与PIV装置相连；温湿度传感器与PIV装置相连。本实用新型具有精度高以及操作方便等优点。

Description

一种基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置

技术领域

本实用新型属于土木工程技术领域，涉及一种滑坡可视化试验装置，尤其涉及一种基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置。

背景技术

我国近70％的国土为山地，滑坡灾害广泛存在且频频发生，严重威胁到人民生命财产安全，滑坡的产生与自然因素以及人类活动息息相关，其中降雨是滑坡产生的主要影响因素，对降雨型滑坡进行深入研究进而采取有效的防灾减灾措施显得尤为迫切。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种精度较高、操作简便的基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置，其特征在于：所述基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置包括模型箱、水敏性材料层、土压力盒、PIV装置、喷淋装置、温湿度传感器以及数据采集仪；所述模型箱包括由透明有机玻璃制成的边框以及设置在边框底部的排水层；透明土边坡试样置于模型箱中并处于排水层的上部；所述水敏性材料层呈层状铺设在透明土边坡试样内；所述土压力盒以及温湿度传感器分别埋藏在透明土边坡试样内部；所述喷淋装置位于透明土边坡试样的正上方；所述数据采集仪以及PIV装置分别置于模型箱外部；所述土压力盒通过数据采集仪与PIV装置相连；所述温湿度传感器与PIV装置相连。

作为优选，本实用新型所采用的水敏性材料层是一层或多层。

作为优选，本实用新型所采用的土压力盒是多个，多个土压力盒均布在透明土边坡试样内。

作为优选，本实用新型所采用的温湿度传感器是多个，多个温湿度传感器均布在透明土边坡试样内。

作为优选，本实用新型所采用的PIV装置包括高速摄像机以及与高速摄像机相连的计算机；所述土压力盒通过数据采集仪与计算机相连；所述温湿度传感器与计算机相连。

作为优选，本实用新型所采用的喷淋装置包括降雨装置、导流管以及淋雨喷头；所述降雨装置通过导流管与淋雨喷头相贯通；所述淋雨喷头置于透明土边坡试样的正上方。

作为优选，本实用新型所采用的喷淋装置还包括设置在导流管上的供水阀。

作为优选，本实用新型所采用的导流管呈S型或之字形。

作为优选，本实用新型所采用的淋雨喷头是多个，多个淋雨喷头均布在导流管上。

本实用新型的优点是：

本实用新型提供了一种基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置，包括模型箱、水敏性材料层、土压力盒、PIV装置、喷淋装置、温湿度传感器以及数据采集仪；模型箱包括由透明有机玻璃制成的边框以及设置在边框底部的排水层；透明土边坡试样置于模型箱中并处于排水层的上部；水敏性材料层呈层状铺设在透明土边坡试样内；土压力盒以及温湿度传感器分别埋藏在透明土边坡试样内部；喷淋装置位于透明土边坡试样的正上方；数据采集仪以及PIV装置分别置于模型箱外部；土压力盒通过数据采集仪与PIV装置相连；温湿度传感器与PIV装置相连。与现有技术相比，本实用新型所述的基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置，引入PIV高精度测量技术，充分利用水敏性材料层物理力学性质随着其自身所处环境湿度的变化而发生变化的特性，提出了基于水敏材料开展滑坡室内模型试验的新型设计方法。

附图说明

图1是本实用新型所提供的基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置的结构示意图；

图2是本实用新型所采用的降雨装置的结构示意图；

其中：

1-模型箱；2-透明土边坡试样；3-水敏性材料层；4-温湿度传感器；5-土压力盒；6-数据采集仪；7-PIV装置；8-降雨装置；9-高速摄像机；10-计算机；11-导流管；12-淋雨喷头；13-供水阀。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型所述的基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置做进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。

参见图1以及图2，本实用新型提供了一种基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置，包括模型箱1、透明土边坡试样2、水敏性材料层3、温湿度传感器4、土压力盒5、数据采集仪6、PIV装置7及降雨装置8；模型箱1由透明钢化玻璃制作而成；透明土边坡试样2位于模型箱1内；水敏性材料层3呈层状铺设于透明土边坡试样2内；温湿度传感器4设置于透明土边坡试样2内；土压力盒5埋设于透明土边坡试样2中不同部位；数据采集仪6与土压力盒5相连接；PIV装置7置于模型箱1外侧与数据采集仪6共同构成试验测量系统；降雨装置8位于透明土边坡试样2正上方。

透明土边坡试样2为高纯度熔融石英和同折射率的无色孔隙液体在恒定温度下按比例混合配制而成，其与天然土体边坡的性质相似，无毒且性质稳定。水敏性材料层3通过感应周围环境湿度变化来模拟水环境因素对边坡的影响。

PIV装置7包括高速摄像机9以及与高速摄像机9相连的计算机10；高速摄像机9置于模型箱1外侧；高速摄像机9底部设置有三角支架；计算机10与数据采集仪6相连。

温湿度传感器4设置于透明土边坡试样2各层之间；温湿度传感器4通过导电线与计算机10相连。降雨装置8包括导流管11以及设置在导流管11上的淋雨喷头12；淋雨喷头12置于模型箱1的正上方，导流管11上设置有供水阀13，导流管11呈S型或之字形。

实施例1

开展基于水敏性材料层的滑坡模型试验时，具体步骤为：1)制作透明土材料；2)将模型箱1水平放置，分层装入并击实透明土边坡试样2，底部设置排水层，设置边坡坡比为1：3；3)在透明土边坡试样2中铺设4层水敏性材料层3，边坡模型分8层制作，每层击实完成后布设温湿度传感器4和土压力盒5，温湿度传感器4通过导电线与计算机10相连用以获取试验过程温湿度数据，土压力盒5与数据采集仪6相连接用以获取土压力变化；4)打开PIV装置7；5)打开降雨装置8开始模拟降雨，15分钟后关闭降雨装置；6)通过PIV装置7的计算机10获取降雨条件下边坡滑动全过程边坡土体内部的位移、速度信息，进而进行位移、速度相关矢量计算。

与现有技术相比，本实用新型一种基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置通过引入PIV高精度测试系统，并充分利用水敏性材料层来模拟降雨对滑坡的影响特点，试验装置操作方便、精度较高，可有效研究降雨型滑坡致灾机理及其演化特征。

Claims (9)

1.一种基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置，其特征在于：所述基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置包括模型箱（1）、水敏性材料层（3）、土压力盒（5）、PIV装置（7）、喷淋装置、温湿度传感器（4）以及数据采集仪（6）；所述模型箱（1）包括由透明有机玻璃制成的边框以及设置在边框底部的排水层；透明土边坡试样（2）置于模型箱（1）中并处于排水层的上部；所述水敏性材料层（3）呈层状铺设在透明土边坡试样（2）内；所述土压力盒（5）以及温湿度传感器（4）分别埋藏在透明土边坡试样（2）内部；所述喷淋装置位于透明土边坡试样（2）的正上方；所述数据采集仪（6）以及PIV装置（7）分别置于模型箱（1）外部；所述土压力盒（5）通过数据采集仪（6）与PIV装置（7）相连；所述温湿度传感器（4）与PIV装置（7）相连。

2.根据权利要求1所述的基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置，其特征在于：所述水敏性材料层（3）是一层或多层。

3.根据权利要求2所述的基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置，其特征在于：所述土压力盒（5）是多个，多个土压力盒（5）均布在透明土边坡试样（2）内。

4.根据权利要求3所述的基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置，其特征在于：所述温湿度传感器（4）是多个，多个温湿度传感器（4）均布在透明土边坡试样（2）内。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置，其特征在于：所述PIV装置（7）包括高速摄像机（9）以及与高速摄像机（9）相连的计算机（10）；所述土压力盒（5）通过数据采集仪（6）与计算机（10）相连；所述温湿度传感器（4）与计算机（10）相连。

6.根据权利要求5所述的基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置，其特征在于：所述喷淋装置包括降雨装置（8）、导流管（11）以及淋雨喷头（12）；所述降雨装置（8）通过导流管（11）与淋雨喷头（12）相贯通；所述淋雨喷头（12）置于透明土边坡试样（2）的正上方。

7.根据权利要求6所述的基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置，其特征在于：所述喷淋装置还包括设置在导流管（11）上的供水阀（13）。

8.根据权利要求7所述的基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置，其特征在于：所述导流管（11）呈S型或之字形。

9.根据权利要求8所述的基于水敏性材料层的滑坡模型试验可视化装置，其特征在于：所述淋雨喷头（12）是多个，多个淋雨喷头（12）均布在导流管（11）上。