[发明专利]一种可视化土石混合体库岸边坡渗流侵蚀监测系统及方法

说明书

一种可视化土石混合体库岸边坡渗流侵蚀监测系统及方法，滑坡模拟装置内部设有土石混合体夹层，土石混合体夹层上方设有喷头，土石混合体夹层上部布置透水混凝土覆盖层，土石混合体夹层下部布置有滑床，土石混合体夹层最低处设有导流管；称重装置通过收紧环与滑坡模拟装置的导流管连通，支撑架置于称重传感器上，收紧环下方设置滤网袋，滤网袋外部设置蓄水桶。称重传感器连接记录与显示系统。高速摄像机实时拍摄记录。本发明一种可视化土石混合体库岸边坡渗流侵蚀监测系统及方法，能够有效从岸坡内部截面对渗流侵蚀进行实时监测；同时集监测、评价为一体，适合室内实验室环境。

技术领域

本发明涉及模拟滑坡侵蚀监测技术领域。具体涉及一种可视化土石混合体库岸边坡渗流侵蚀监测系统及方法。

背景技术

三峡工程蓄水运行以来，库岸滑坡问题频发。这些滑坡按照材料主要可以分为岩质滑坡和土质滑坡，其中，土石混合体滑坡是土质滑坡中一种特殊的类型，在三峡库区广泛存在。如图1所示，土石混合体是有不同尺寸的块石和黏土组成的一种松散岩土介质，具有典型的非均质性、非均匀性、非连续性。块石颗粒之间的黏土充填物对土石混合体的变形稳定至关重要，一方面将不同尺寸块石粘结在一起，另一方面可以起到防渗的作用。

三峡工程竣工蓄水后，库水位上升了100余米，而且根据防洪运行调度要求，库水位在145m的防洪水位和175m的蓄水发电水位之间周期性升降变化，而且还经常伴随暴雨和极端暴雨的作用。在这些复杂因素作用下，土石混合体易发生侵蚀，如图2所示，块石间充填的黏土颗粒大量流失，导致土石混合体物理力学性能劣化，进而直接影响土石混合体边坡的变形稳定。

为了模拟分析复杂条件下库岸边坡的变形稳定演化规律，研究人员设计了相关的试验装置，但主要通过滑坡模型试验的方法去模拟滑坡的变形破坏过程，在试验过程中主要对坡体的变形、应力、孔隙水压力等参数进行了监测分析，相关土石混合体的侵蚀监测装置和定量评价指标还未见报道。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可视化土石混合体库岸边坡渗流侵蚀监测系统及方法，能够有效从岸坡内部截面对渗流侵蚀进行实时监测；同时集监测、评价为一体，适合室内实验室环境。

本发明采取的技术方案为：

一种可视化土石混合体库岸边坡渗流侵蚀监测系统，该系统包括：

滑坡模拟装置、称重装置、记录与显示系统；

所述滑坡模拟装置内部设有土石混合体夹层，土石混合体夹层一侧上方位置设有喷头，土石混合体夹层上部布置有透水混凝土覆盖层，土石混合体夹层下部布置有滑床，土石混合体夹层最低处设有导流管；

所述称重装置包括支座、蓄水桶；称重装置通过设置在支撑架上的收紧环与滑坡模拟装置的导流管连通，支撑架置于称重传感器上，收紧环下方设置滤网袋，滤网袋外部设置蓄水桶，蓄水桶置于支座上。

称重传感器连接记录与显示系统，记录与显示系统用于记录土石混合体夹层内孔隙发育过程，并运用全局阈值Otsu法进行图像二值化处理。

该系统还包括高速摄像机，高速摄像机用于对滑坡模拟装置内的土石混合体夹层表面进行监测。

所述滑坡模拟装置包括透明材料制作而成的观测壁，滑坡模拟装置置于一个带有行走轮的框架上。

所述喷头设置在底部为透水石的开口水箱内。

所述喷头连接喷淋系统，喷淋系统能够控制喷头的开关及喷头内水的流量和流速，高低位置可通过手动调节。

所述导流管有多根，导流管通过设置在滑坡模拟装置外壁的支杆支撑。

所述蓄水桶设置有排水管。

本发明一种可视化土石混合体库岸边坡渗流侵蚀监测系统及方法，技术效果如下：