[发明专利]一种渗流应力降雨耦合边坡失稳土体位移可视化的试验装置和试验方法

权利要求书

1.一种渗流应力降雨耦合边坡失稳土体位移可视化的试验装置和试验方法，其特征在于：该试验装置包括人工降雨系统、渗流系统以及模拟边坡；所述人工降雨系统由供水箱1、智能升降装置3和降雨板7组成；所述的渗流系统与透明模型箱16紧密相连，底部通过止水夹13与透明模型箱相通；所述透明模型箱13底部预留一定空间，预留空间上方铺设砾石层14，砾石层14上方放置具有一定倾斜面的饱和透明土体17模拟边坡，透明土边坡的破面上插入抗滑桩8；透明模型箱16的正前方安放高速工业相机12，透明模型箱的左侧或者右侧安放激光器15；利用激光器15打入透明土17边坡中形成散斑，通过高速工业相机12对散斑场进行连续拍摄，后借助计算机图像处理软件对所得的散斑场进行分析，从而实现对边坡渗流应力降雨耦合作用下土体内部连续变形的非嵌入式可视化测量。

2.根据权利要求1所述的一种渗流应力降雨耦合边坡失稳土体位移可视化的试验装置和试验方法，其特征在于：所述的降雨板7可通过智能升降装置3调节与透明模型箱16的垂直高度差。

3.根据权利要求1所述的一种渗流应力降雨耦合边坡失稳土体位移可视化的试验装置和试验方法，其特征在于：所述的抗滑桩8采用直径5mm-10mm的不锈钢钢棒。

4.根据权利要求1所述的一种渗流应力降雨耦合边坡失稳土体位移可视化的试验装置和试验方法，其特征在于：所述透明土17边坡的坡顶放置加载板9以保证荷载能均匀施加到透明土17边坡上。

5.根据权利要求1所述的一种渗流应力降雨耦合边坡失稳土体位移可视化的试验装置和试验方法，其特征在于：所述的渗流系统中包括渗流管11，渗流管11的侧面设由刻度表，可模拟渗透流体在不同渗透水头下对透明土17边坡的冲击。

6.根据权利要求1所述的一种渗流应力降雨耦合边坡失稳土体位移可视化的试验装置和试验方法，其特征在于：具体包括如下技术步骤：

①按试验的参数要求配置好相应的透明土17，并以一定的倾斜坡角放置于透明模型箱16中，将抗滑桩8依次缓慢打入坡面中；

②在供水箱1中注入与透明土17具有相同折射率的孔隙流体，通过智能升降装置3调整降雨板7至一定高度，打开水泵4和某一水位调节阀5，使供水箱1中的孔隙流体通过降雨板7散落到透明模型箱16中；

③在供水管11中注入与透明土17具有相同折射率的孔隙流体至设定水头高度并在试验过程中始终保持水头不变，打开止水夹13，使供水管11中的孔隙流体进入透明模型箱16中；

④打开激光器15并调整激光切面的角度，使其垂直射入透明土17边坡中，形成一个明亮的散斑场；

⑤打开高速工业相机12并调整其可视范围，使其能够涵括整个透明土17边坡的底部，相机保持自动拍照模式，并设置其以2幅/秒的频率采集图像并传送至计算机2；

⑥在透明土17边坡的加载板上缓慢添加砝码10，直至透明土边坡失稳破坏；

⑦透明土17边坡失稳破坏后，利用计算机处理软件PIV对所获得的图片进行分析，得到渗流应力降雨耦合作用下边坡土体变形的位移场。