[发明专利]滑坡超前滑动力物理模拟实验方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及边坡稳定性监测预报技术研究领域，尤其涉及监测滑坡地质灾害的滑坡超前滑动力物理模拟实验方法及装置。

背景技术

近年来，随着国民经济的高速发展，各行各业对能源需求日益增加，我国露天矿山目前已经陆续进入深部开采阶段，由于矿区工程地质条件复杂，断层、岩脉纵横交错，加之矿山频繁的生产爆破振动，崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害更为严重，阻碍了矿山生产的正常进行，制约着矿山持续安全的生产。过去，在滑坡过程中对滑体内部变形破坏的研究，由于埋藏在滑体内部和底部，难以观测，使滑坡深部变形破坏资料无法取得。为解决这个问题，滑坡工程学中都在利用滑坡模型实验来进行相关研究和观察，通过滑坡模型实验研究滑坡的物理现象，着重解决滑坡工程学中的理论和实践问题。如今，在国际国内的滑坡模型实验中，在实验技术和研究成果方面已取得显著进展，其中，常用的滑坡模型实验有：离心模型、重力模型和光塑性模型实验，还有光弹模型实验以及磁法和底板摩擦法等。这些模型和方法虽然都取得一定的研究效果，而且各有利弊和突破，但在实际应用中多多少少都存在有技术复杂、费用昂贵、效果不好、成功率低、不可重复利用等问题，对其模拟和监测分析过程进行改进和提高就成为本发明所要解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题和不足，基于滑坡发生与否决定于“下滑力”和“抗滑力”之间的平衡状态变化这个原理。本发明提供一种操作简单、观察方便，能够实现提前预测的滑坡超前滑动力物理模拟实验方法及装置。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种滑坡超前滑动力物理模拟实验方法，包括：利用应力传感器探测滑床模型倾斜面上滑体的内应力变化；根据内应力变化数据，结合滑床力学模型和数学公式计算不同阶段滑体所受下滑力大小；利用位移传感器对滑体位移进行全程探测；将滑体所受下滑力与位移探测信息相结合，确定滑体在滑动前、滑动中和滑动后所受下滑力大小与时间的关系曲线；随时显示曲线和内应力数值大小，分阶段进行报警，完成滑体超前滑动数据的探测和显示。

所述滑体上的内应力变化数据需进行均值计算。

所述滑体上设有预应力。

一种滑坡超前滑动力物理模拟实验装置，包括滑床和位于滑床倾斜面上的滑体，还包括监测锚索、应力传感器、位移传感器、数据采集发射装置以及相互电连接的数据接收装置、数据分析系统、应力电子显示装置和显示器；监测锚索上设有预应力，监测锚索穿过倾斜面，内端固定在滑床上，外端头部安装的应力传感器嵌入滑体内；位移传感器固定在滑床上，其探测线与滑体相连接；数据采集发射装置固定在滑床上，应力传感器与数据采集发射装置电连接，并将探测数据传送到数据采集发射装置中；数据分析系统处理数据接收装置接收到的来自数据采集发射装置的数据，形成下滑力-时间曲线和当前应力值后分别在显示器和应力电子显示装置上显示。

所述应力传感器为三弦式应力传感器。

所述数据采集发射装置对接收到的内应力数据进行均值计算后再进行传输。

所述数据采集发射装置以无线方式与数据接收装置进行数据传输。

本发明所述的滑坡超前滑动力物理模拟实验方法及装置，通过模拟滑坡全过程中下滑力变化特征，按滑动前、滑动中和滑动后实时记录并绘制出下滑力-时间关系曲线，形象地反应出各阶段滑体内部应力变化特征，并用分阶段报警方式进行提示，特别是位移开始发生阶段的报警，真正实现了滑坡地质灾害的超前、实时预警预报。整个装置结构设计合理，使用方便，完全模仿滑坡全过程进行模拟监测和信息处理，绘制的监测曲线真实、形象、可靠，应力电子显示装置显示应力数值大小直观、方便，充分反应了滑坡发生全过程的下滑力变化特征，模拟准确、逼真。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明的主题是通过对摄动力的实时监测，计算出滑体下滑力的大小，实现从“现象监测”到“本质监测”的飞跃，从而得出滑动力与滑体位移的关系，避免滑坡地质灾害对人类的影响，做到提前预报、提前准备、防灾避灾的目的。

下面结合附图1对本发明做进一步的描述：