CN214310485U - 一种滑坡灾害径流及运动过程模拟试验设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种滑坡灾害径流及运动过程模拟试验设备，包括试验槽、降雨模拟机构、地下水水位模拟机构、斜坡径流收集机构、滑坡运动收集机构和调节机构，试验槽水平设置，试验槽内用以设置滑坡体模型，降雨模拟机构用以向试验槽内喷水以模拟降雨，地下水水位模拟机构用以给滑坡体模型供水以模拟滑坡体模型的地下水，斜坡径流收集机构用以收集滑坡体模型表面的径流，滑坡运动收集装置用以收集滑坡体模型滑坡后的土体，调节机构用以驱动试验槽远离其敞口的一端上下转动。本申请所述试验设备可揭示滑坡体的坡度、降雨强度、岩土体性质的内外部环境要素与其雨水、坡体运动过程之间的规律。
Description
技术领域
本实用新型涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种滑坡灾害径流及运动过程模拟试验设备。
背景技术
我国是世界上地质灾害最严重的国家之一，滑坡灾害因其具有多发性、频发性和严重破坏性的灾害特征，已成为地质灾害中的一种重要灾种。降雨是诱发滑坡发生和发展最重要的影响因素之一，受地形地貌的控制，降雨在斜坡不同的地区会存在积水、径流、渗流等多种状态。如何描述与刻画降雨在滑坡体的水分运移特征，有助于准确地对降雨诱发的浅层滑坡灾害的稳定性进行评价。滑坡发生后，因坡体的运动速度、滑移距离、滑体体积等的不同，其运动过程存在一定的差异。降雨过程及其所导致的滑坡失稳运动过程是一个连续的过程，在研究该过程时，需要及时监测各物理量变化并记录整个运动过程，并做到该实验的可控及连续。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种模拟降雨的径流量、入渗量、坡内的渗流场、应力场产生滑坡运动过程之间的规律。
一种滑坡灾害径流及运动过程模拟试验设备，包括试验槽、降雨模拟机构、地下水水位模拟机构、斜坡径流收集机构、滑坡运动收集机构和调节机构，所述试验槽水平设置，其槽口朝上且其一侧槽壁敞口，所述试验槽内用以设置滑坡体模型，所述降雨模拟机构用以向所述试验槽内喷水以模拟降雨，所述地下水水位模拟机构用以给所述滑坡体模型供水以模拟所述滑坡体模型的地下水，所述斜坡径流收集机构和滑坡运动收集机构设置在所述试验槽外并位于其敞口的一侧，所述斜坡径流收集机构用以收集所述滑坡体模型表面的径流，所述滑坡运动收集装置用以收集所述滑坡体模型滑坡后的土体，所述调节机构的驱动端与所述试验槽连接，其用以驱动所述试验槽转动至水平或所述试验槽远离其敞口的一侧倾斜朝上。
优选地，所述调节机构为千斤顶，其竖向并可转动的设置在所述试验槽的下方，且其伸缩端朝上延伸至与所述试验槽的下端中部转动连接。
优选地，还包括角度监控机构，所述角度监控机构设置在所述试验槽的一侧或下方，其用以监控所述试验槽下端与水平面的夹角。
优选地，所述角度监控机构包括角度传感器，所述试验槽敞口的一侧下端通过转轴安装在支架上端，所述角度传感器的检测轴与所述转轴的一端同轴连接。
优选地，所述角度监控机构包括测距仪，所述测距仪设置在所述试验槽的下方，且其检测部朝上，所述测距仪用以检测其与所述试验槽下端之间的距离。
优选地，所述试验槽的槽内底壁上覆盖有摩擦层或光滑层。
优选地，所述地下水水位模拟机构包括水箱，所述水箱设置在所述试验槽远离其敞口处的一端，所述试验槽远离其敞口处的一端槽壁设有与其内部连通的多个进水孔，所述水箱通过水管与多个所述进水孔连通。
优选地，所述斜坡径流收集机构包括流量计和流量槽，所述流量槽设置在所述试验槽的敞口处，且其两侧与所述试验槽的两侧齐平，其下端与所述滑坡体模型的上端齐平，所述流量槽靠近所述试验槽的一侧敞口且与所述试验槽内部连通，其另一侧与外部连通，所述流量槽的宽度由其靠近所述试验槽的一侧向其另一侧逐渐减小，所述流量槽远离所述试验槽的一侧呈喇叭口朝向所述试验槽的喇叭形，所述流量计安装在所述流量槽，呈喇叭形的一端。
优选地，所述滑坡运动收集机构包括收集槽，所述收集槽水平设置在所述试验槽敞口的一侧，且所述收集槽靠近所述试验槽的一侧敞口。
本申请可进行不同降雨强度、不同坡度、不同滑动面的雨水运动及滑坡运动过程模拟，还可进行了坡体底部不同地下水位的滑坡模拟，还能够进行降雨径流及运动过程的单独模拟或者联合模拟，有助于揭示滑坡体诸如坡度、降雨强度、岩土体性质的内外部环境要素与其雨水、坡体运动过程之间的规律。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例所述试验设备的侧视图；
图2为本实用新型实施例所述试验设备的俯视图；
图3为本实用新型实施例所述坡面径流收集机构和滑坡运动收集机构的结构示意图；
图4为本实用新型实施例所述流量槽的结构示意图；
图5为本实用新型实施例所述收集槽的结构示意图。
附图标记的具体含义为：
1、试验槽；11、滑坡体模型；2、降雨模拟机构；3、地下水水位模拟机构；31、水箱；4、斜坡径流收集机构；41、流量计；42、流量槽；5、滑坡运动收集机构；51、收集槽；52、导向板；6、调节机构；7、支架；8、角度监控机构；81、角度传感器；82、测距仪。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参照图1-5，提出本实用新型的一实施例，本实施例所述滑坡灾害径流及运动过程模拟试验设备包括试验槽1、降雨模拟机构2、地下水水位模拟机构3、斜坡径流收集机构4、滑坡运动收集机构5和调节机构6，所述试验槽1水平设置，其槽口朝上且其一侧槽壁敞口，所述试验槽1内用以设置滑坡体模型11，所述降雨模拟机构2用以向所述试验槽1内喷水以模拟降雨，所述地下水水位模拟机构3用以给所述滑坡体模型11供水以模拟所述滑坡体模型11的地下水，所述斜坡径流收集机构4和滑坡运动收集机构5设置在所述试验槽1外并位于其敞口的一侧，所述斜坡径流收集机构4用以收集所述滑坡体模型11表面的径流，所述滑坡运动收集装置用以收集所述滑坡体模型11滑坡后的土体，所述调节机构6的驱动端与所述试验槽1连接，其用以驱动所述试验槽1转动至水平或所述试验槽1远离其敞口的一侧倾斜朝上。
本申请所述试验设备的工作原理为：
所述地下水水位模拟机构3给所述滑坡体模型11供水并模拟所述滑坡体模型11的地下水后，所述调节机构6驱动所述试验槽1远离其敞口的一端向上转动，至所述试验槽1的下端与水平面具有一定的角度，所述降雨模拟机构2向所述试验槽1内喷水模拟降雨，所述斜坡径流收集机构4用以收集所述滑坡体模型11坡面上的径流，并观测在降雨过程中，所述滑坡体模型11在产生滑坡后，所述滑坡运动收集机构5收集的土体的形态。
本申请所述试验设备能够进行不同降雨强度，不同坡度的雨水运动及滑坡运动过程，还能够进行坡体底部不同地下水位的滑坡模拟。
工作人员可根据降雨量和所述斜坡径流收集机构4径流的差值计算出所述滑坡体模型11的入渗量，并根据所述滑坡运动收集机构5收集的土体的形态分析所述滑坡体模型11过程，工作人员可改变所述试验槽1的下端与水平面的角度、所述滑坡体模型11的种类、所述降雨模拟机构2模拟的降雨强度、地下水水位来揭示滑坡体模型11的坡度、降雨强度、岩土体性质的内外部环境要素与其雨水、坡体运动过程之间的规律。
如图1所示，所述试验槽1水平设置在支架7上，且其设有敞口一端的下端与所述支架7转动连接，所述调节机构6设置在所述支架7的下方，且其驱动端穿过所述支架7并与所述试验槽1的下端中部传动连接。
所述支架7包括四个竖向设置的支脚，且四个所述支脚围合形成与所述试验槽1形状相匹配的矩形，所述试验槽1的四个拐角处分别放置在四个所述支脚上，且所述试验槽1敞口的一端与同侧的两个所述支脚转动连接。
优选地，所述调节机构6为千斤顶，其竖向并可转动的设置在所述试验槽1的下方，且其伸缩端朝上延伸至穿过所述支架7并与所述试验槽1的下端中部转动连接。
所述千斤顶采用液压千斤顶，结构轻巧坚固、灵活可靠。
所述试验设备还包括角度监控机构8，优选地，所述角度监控机构8包括角度传感器81，所述试验槽1敞口的一侧下端通过转轴安装在支架7上端，所述角度传感器81的检测轴与所述转轴的一端同轴连接。
所述角度传感器81随所述转轴同步转动，所述角度传感器81通过监测所述转轴的转动角度来监测所述试验槽1下端与水平面之间的角度。
优选地，所述角度监控机构8包括测距仪82，所述测距仪82设置在所述试验槽1的下方，且其检测部朝上，所述测距仪82用以检测其与所述试验槽1下端之间的距离。
所述测距仪82检测其与所述试验槽1下端之间的距离，并可计算获得所述试验槽1下端与水平面之间的夹角。
本实施例中采用角度传感器81和所述测距仪82同步检测所述试验槽1下端与水平面之间的夹角，便于准确的获得当前所述试验槽1下端与水平面之间的夹角，避免因所述角度传感器81和所述测距仪82其中一个产生误差导致的模拟试验不准确。
在具体实施时，所述试验槽1与水平面的夹角会逐渐减少，当所述角度传感器81和所述测距仪82测得设定角度之间的误差大于5％时，需要再次启动所述千斤顶并将所述试验槽1转动至预设角度。
优选地，所述试验槽1的槽内底壁上覆盖有摩擦层或光滑层。
可通过在所述试验槽1的槽底壁上覆盖具有不同摩擦系数的摩擦层或光滑层，以模拟所述滑坡体模型11与之间不同滑动面产生的滑坡运动。
优选地，所述地下水水位模拟机构3包括水箱31，所述水箱31安装在所述支架7上，并位于所述试验槽1远离其敞口处的一端，所述试验槽1远离其敞口处的一端槽壁设有与其内部连通的多个进水孔，所述水箱31通过水管与多个所述进水孔连通。
所述水箱31与所述水管连通的部位设有球阀，所述水箱31与所述试验槽构成连通器，所述水箱31内的水通过多个所述进水孔深入所述滑坡体模型11内，以模拟所述滑坡体模型的地下水。
所述水箱31与所述水管的连通处设有球阀，当所述试验槽1内的地下水水位达到预设水位后，关闭球阀。
优选地，所述斜坡径流收集机构4包括流量计41和流量槽42，所述流量槽42设置在所述试验槽1的敞口处，且其两侧与所述试验槽1的两侧齐平，其下端与所述滑坡体模型11的上端齐平，所述流量槽靠近所述试验槽1的一侧敞口且与所述试验槽1内部连通，其另一侧与外部连通，所述流量槽42的宽度由其靠近所述试验槽1的一侧向其另一侧逐渐减小，所述流量槽42远离所述试验槽1的一侧呈喇叭口朝向所述试验槽1的喇叭形，所述流量计41安装在所述流量槽42，呈喇叭形的一端。
本申请所述降雨模拟机构2包括多个喷头，多个所述喷头分别设置在所述试验槽1的上方，且其喷嘴朝下，多个所述喷头分别通过管道与外部压力水源连通，多个所述喷头向所述试验槽1内喷水，部分水渗入所述滑坡体模型11内，另一部分水沿所述滑坡体模型11的坡面向下流动，并流入所述流量槽内，所述流量计41监测流过其的水的流量。
所述滑坡运动收集机构5包括收集槽51，所述收集槽51水平设置在所述试验槽1敞口的一侧，且所述收集槽51靠近所述试验槽1的一侧敞口。
所述滑坡体模型11产生滑坡运动后，土体会在所述试验槽1导向的作用下流入所述收集槽51内，便于工作人员观察滑坡运动后的滑坡体的形态。
所述滑坡运动收集机构5还包括导向板52，所述导向板的一侧52转动安装在所述试验槽1敞口的一侧下端，其另一端延伸至靠近所述收集槽51的槽槽底壁。
在所述滑坡体模型11产生滑坡时，所述滑坡体模型11滑坡的土体沿所述导向板52流入所述收集槽51内，避免土体流向所述试验设备的外部。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种滑坡灾害径流及运动过程模拟试验设备，其特征在于，包括试验槽(1)、降雨模拟机构(2)、地下水水位模拟机构(3)、斜坡径流收集机构(4)、滑坡运动收集机构(5)和调节机构(6)，所述试验槽(1)水平设置，其槽口朝上且其一侧槽壁敞口，所述试验槽(1)内用以设置滑坡体模型(11)，所述降雨模拟机构(2)用以向所述试验槽(1)内喷水以模拟降雨，所述地下水水位模拟机构(3)用以给所述滑坡体模型(11)供水以模拟所述滑坡体模型(11)的地下水，所述斜坡径流收集机构(4)和滑坡运动收集机构(5)设置在所述试验槽(1)外并位于其敞口的一侧，所述斜坡径流收集机构(4)用以收集所述滑坡体模型(11)表面的径流，所述滑坡运动收集装置用以收集所述滑坡体模型(11)滑坡后的土体，所述调节机构(6)的驱动端与所述试验槽(1)连接，其用以驱动所述试验槽(1)转动至水平或所述试验槽(1)远离其敞口的一侧倾斜朝上。
2.根据权利要求1所述的滑坡灾害径流及运动过程模拟试验设备，其特征在于，所述调节机构(6)为千斤顶，其竖向并可转动的设置在所述试验槽(1)的下方，且其伸缩端朝上延伸至与所述试验槽(1)的下端中部转动连接。
3.根据权利要求1或2所述的滑坡灾害径流及运动过程模拟试验设备，其特征在于，还包括角度监控机构(8)，所述角度监控机构(8)设置在所述试验槽(1)的一侧或下方，其用以监控所述试验槽(1)下端与水平面的夹角。
4.根据权利要求3所述的滑坡灾害径流及运动过程模拟试验设备，其特征在于，所述角度监控机构(8)包括角度传感器(81)，所述试验槽(1)敞口的一侧下端通过转轴安装在支架(7)上端，所述角度传感器(81)的检测轴与所述转轴的一端同轴连接。
5.根据权利要求3所述的滑坡灾害径流及运动过程模拟试验设备，其特征在于，所述角度监控机构(8)包括测距仪(82)，所述测距仪(82)设置在所述试验槽(1)的下方，且其检测部朝上，所述测距仪(82)用以检测其与所述试验槽(1)下端之间的距离。
6.根据权利要求1或2任一项所述的滑坡灾害径流及运动过程模拟试验设备，其特征在于，所述试验槽(1)的槽内底壁上覆盖有摩擦层或光滑层。
7.根据权利要求1或2任一项所述的滑坡灾害径流及运动过程模拟试验设备，其特征在于，所述地下水水位模拟机构(3)包括水箱(31)，所述水箱(31)设置在所述试验槽(1)远离其敞口处的一端，所述试验槽(1)远离其敞口处的一端槽壁设有与其内部连通的多个进水孔，所述水箱(31)通过水管与多个所述进水孔连通。
8.根据权利要求1所述的滑坡灾害径流及运动过程模拟试验设备，其特征在于，所述斜坡径流收集机构(4)包括流量计(41)和流量槽(42)，所述流量槽(42)设置在所述试验槽(1)的敞口处，且其两侧与所述试验槽(1)的两侧齐平，其下端与所述滑坡体模型(11)的上端齐平，所述流量槽靠近所述试验槽(1)的一侧敞口且与所述试验槽(1)内部连通，其另一侧与外部连通，所述流量槽(42)的宽度由其靠近所述试验槽(1)的一侧向其另一侧逐渐减小，所述流量槽(42)远离所述试验槽(1)的一侧呈喇叭口朝向所述试验槽(1)的喇叭形，所述流量计(41)安装在所述流量槽(42)，呈喇叭形的一端。
9.根据权利要求1所述的滑坡灾害径流及运动过程模拟试验设备，其特征在于，所述滑坡运动收集机构(5)包括收集槽(51)，所述收集槽(51)水平设置在所述试验槽(1)敞口的一侧，且所述收集槽(51)靠近所述试验槽(1)的一侧敞口。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115420463A (zh) * | 2022-11-04 | 2022-12-02 | 成都理工大学 | 滑坡堵江全过程模拟及溃坝机制试验装置和试验方法 |
| CN116399558A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-07-07 | 成都理工大学 | 一种多系统联合的滑坡涌浪模拟装置及方法 |
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| CN116399558A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-07-07 | 成都理工大学 | 一种多系统联合的滑坡涌浪模拟装置及方法 |
| CN116399558B (zh) * | 2023-06-05 | 2023-08-15 | 成都理工大学 | 一种多系统联合的滑坡涌浪模拟装置及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |