[发明专利]一种库水位波动下三维滑坡力学试验装置及方法

说明书

一种库水位波动下三维滑坡力学试验装置及方法，包括试验槽、地下水控制系统、试验水位控制系统、试验检测仪器和滑坡地质模型；滑坡地质模型设置在试验槽一端；地下水控制系统包括水箱、分水器和渗流管，分水器连通在水箱上，渗流管两端分别与分水器和试验槽上的多个渗透孔连通；水压力传感器和土压力传感器设置在滑坡地质模型内，水压力传感器和土压力传感器通过数据线与数据采集仪连接，数据采集仪与电脑连接通讯。本发明能够根据实际滑坡体结构制作出滑坡地质力学模型，并对滑坡地质力学模型进行试验，以获取滑坡力学模型的相关数据。

技术领域

本发明涉及一种库水位波动下三维滑坡物理力学试验装置和方法。

背景技术

滑坡是一种常见的地质灾害，滑坡的发生可能会导致河流堵塞，交通阻断，电力、通讯措施受损，房屋被毁，和其他的经济损失，甚至会造成人员伤亡。我国山区（包括丘陵和高原）面积663.6万平方公里，占全国国土总面积的69.1%。故滑坡灾害发生密度大，频率高，我国已成为世界上受滑坡危害最严重的国家之一，每年因滑坡灾害造成的损失数以亿计，给国家和人民生命财产带来巨大损失，产生严重社会影响。为了减小滑坡给人类带来的损失，需要探究滑坡体内部运动机制，了解滑坡发生破坏的内部因素。这即是崩塌滑坡运动学研究的重要内容，也是地质灾害预警的重要基础。

目前滑坡的模型试验以二维居多，这种模型以小巧，简单易操作而受到大多研究者的欢迎，但随着技术发展和研究的深入二维模型的局限日益凸显，难以满足研究者不断提高的要求，于是，存在一定的局限性，不能模拟空间上运动较为复杂的滑坡。而目前的三维滑坡地质模型体积太大，不易操作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种库水位波动下三维滑坡物理力学试验装置和方法，能够根据实际滑坡体结构制作出滑坡地质力学模型，并对滑坡地质模型进行试验，以获取滑坡地质模型的相关数据。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种库水位波动下三维滑坡物理力学试验装置，包括试验槽、地下水控制系统、试验水位控制系统、试验检测仪器和滑坡地质模型；滑坡地质模型设置在试验槽一端；地下水控制系统包括水箱、分水器和渗流管，分水器连通在水箱上，渗流管两端分别与分水器和试验槽上的多个渗透孔连通；试验水位控制系统包括连通在试验槽上下两端的进水管和排水管；试验检测仪器包括数据采集仪、水压力传感器、土压力传感器和激光位移传感器，激光位移传感器设置在试验槽上方，水压力传感器和土压力传感器设置在滑坡地质模型内，水压力传感器和土压力传感器通过数据线与数据采集仪连接，数据采集仪与电脑连接通讯。

本发明一种库水位波动下三维滑坡地质力学试验装置为采用钢架和钢化玻璃组合制成的长2m、宽1m、高1m的长方体透明结构，在充分利用空间的基础上，呈现出完整的三维滑坡物理力学地质模型。利用多方位的高速摄影相机及多个内外部应力应变监测设备捕获滑坡在蓄水前、蓄水中、蓄水后的变形特征及破环模式。自制的地下水控制系统在滑坡物理力学地质模型的后缘，可模拟滑坡在地下水补给过程中的滑坡体内部渗流场变化特征及滑坡体在非饱和-饱和状态下内部应力变化情况。因此，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明克服了原大型三维物理滑坡模拟试验价格昂贵、体积庞大、实施难度大等问题，所用装置结构简单合理，制造成本低，操作简单；

（2）通过三维可视化物理模型可直观模拟滑坡在库水位波动下的变型特征和破环模式；

（3）自制的地下水控制系统在一定程度上可以模拟滑坡在地下水补给与库水位波动耦合作用下的运动过程，有利于多条件滑坡运动特征的研究；

（4）采用可调节流量的进水口及出水口的设置能很好的模拟出库水位周期性变化，从上至下的进水口方式相较于在水槽底部设进水口的方式很好的规避了因水位上升的压力而产生回灌。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明的结构示意图，

图2为本发明的侧视结构示意图，

图3为本发明局部结构示意图。