一种降雨诱发土质滑坡的野外模拟试验系统技术方案

本发明专利技术提供一种降雨诱发土质滑坡的野外模拟试验系统，包括试验斜坡体、加载装置、人工降雨模拟系统、数据采集系统和集水系统，坡顶段上设有集水区流量模拟装置，加载装置位于集水区流量模拟装置前方，人工降雨装置均匀地分布在坡面段上，数据采集系统位于坡面段内部，集水沟渠均位于坡面段上，蓄水池位于坡底段内，集水沟渠分别连接蓄水池。本发明专利技术的有益效果：本发明专利技术通过在试验斜坡体上分别设置集水区流量模拟装置、加载装置、人工降雨装置、集水系统和人工开挖裂缝等,以模拟土质滑坡的多种致灾因素，并通过数据采集系统实时获取试验过程中多种参数的变化数据，从而为土质滑坡失稳机制的研究，提供全面、有效和可靠的原位模拟系统。

A field simulation test system of soil landslide induced by rainfall

【技术实现步骤摘要】
一种降雨诱发土质滑坡的野外模拟试验系统
本专利技术涉及地质灾害
，尤其涉及一种降雨诱发土质滑坡的野外模拟试验系统。
技术介绍
滑坡灾害对人类社会生活的影响已经成为了一个不容忽视的难题，已经成为了仅次于地震灾害的第二大自然灾害。在我国，由于特殊的气象条件和地质条件，滑坡地质灾害分布广泛，活动强烈，危害严重。调查资料显示我国东南沿海地区90％的滑坡由降雨诱发，认识降雨诱发滑坡机理一直是滑坡灾害研究领域中的难点问题，同时是制约灾害有效防治和预测警报的瓶颈。多年来，国内外对滑坡灾害的失稳机理做了大量的研究工作，其中获取滑坡失稳过程及失稳机制的主要手段为数值模拟、室内模型试验和原位试验。其中，数值模拟和室内模型试验的试验条件与真实情况有所区别，具有较强的假设性，因此获取的试验结果与真实情况存在一定的差异。采用原位试验的手段，可以真实而有效的获取滑坡失稳过程中各参数的变化特征，可深入且有效地揭示滑坡失稳机制。目前，传统的降雨诱发滑坡原位模拟系统，一般包括边坡、供水系统、供电系统、降雨模拟装置、数据监测系统、控制系统等几个模块。这类降雨诱发滑坡原位模拟试验系统存在以下两个方面的不足：土质滑坡的失稳致灾因素主要包括且不限于降雨强度、雨型、降雨历时、后缘拉裂隙、滑坡所处集水区的面积、后缘加载等，但一般的滑坡原位模拟系统仅能模拟降雨强度、降雨历时、降雨类型等几种致灾因素。土质滑坡的失稳过程中，获取颗粒级配、入渗率、体积含水率、基质吸力、孔隙水压力和位移等参数是研究其失稳机制的重要前提，而传统的滑坡原位模拟系统一般仅能获取体积含水率、孔隙水压力和位移等参数，在分析滑坡的失稳机制的过程中，具有较强的局限性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种降雨诱发土质滑坡的野外模拟试验系统。本专利技术的实施例提供一种降雨诱发土质滑坡的野外模拟试验系统，包括试验斜坡体，及设置在所述试验斜坡体上的加载装置、人工降雨模拟系统、数据采集系统和集水系统，所述试验斜坡体包括依次连接的坡顶段、坡面段和坡底段，所述坡顶段上设有集水区流量模拟装置，所述加载装置位于所述集水区流量模拟装置前方，所述加载装置包括沙石袋、承压板和测力计，所述沙石袋放置在所述承压板上方，所述承压板压在所述坡顶段上，且所述测力计位于所述承压板与所述坡顶段的接触处，所述人工降雨模拟系统包括水箱、水泵和若干个人工降雨装置，所述水箱连接所述水泵，所述水泵通过管道分别连接各所述人工降雨装置，且各所述人工降雨装置均匀地分布在所述坡面段上，所述数据采集系统位于所述坡面段内部，所述集水系统包括若干集水沟渠和蓄水池，各所述集水沟渠均位于所述坡面段上，所述蓄水池位于所述坡底段内，各所述集水沟渠分别连接所述蓄水池，所述蓄水池内设有水位计，所述集水区流量模拟装置用于控制所述试验斜坡体上方的集水区汇入所述坡面段的水流量，所述加载装置用于模拟加载对滑坡的作用，所述人工降雨模拟系统用于在所述试验斜坡体上进行人工降雨以模拟实际的降雨，所述数据采集系统用于采集试验过程中所述坡面段内的参数变化数据，所述集水系统用于收集流出所述试验斜坡体的地表径流量，并测量流入所述集水系统的地表径流量。进一步地，所述试验斜坡体的两侧均设有防渗漏挡板，所述防渗漏挡板用于防止入渗至所述试验斜坡体内的雨水不发生侧向流失。进一步地，所述数据采集系统包括多个孔隙水压力传感器、多个体积含水率传感器、多个基质吸力传感器和多个测斜仪，各所述孔隙水压力传感器、各所述体积含水率传感器、各所述基质吸力传感器和各所述测斜仪分别位于所述坡面段内部的不同深度处，且各所述孔隙水压力传感器、各所述体积含水率传感器、各所述基质吸力传感器和各所述测斜仪均连接数据采集中心。进一步地，每一所述人工降雨装置均包括分水器和若干降雨喷头，所述分水器通过管道分别连接各所述降雨喷头，且每一所述降雨喷头的所述管道内均设有一电动球阀，所述电动球阀用于控制所述降雨喷头的出水量。进一步地，还包括监测摄像装置，所述监测摄像装置位于所述坡顶段或所述坡面段或坡底段上，所述监测摄像装置用于实时获取试验过程中的影像并记录试验全程影像。进一步地，所述坡顶段与所述坡面段连接处设有人工开挖裂缝，所述人工开挖裂缝横向贯通试验斜坡体，所述人工开挖裂缝用于模拟实际滑坡后方的张拉裂缝。进一步地，所述坡面段上设有若干雨量计，各所述雨量计分别位于所述降雨喷头的下方，所述雨量计用于监测所述人工降雨装置的实时降雨量。进一步地，每一所述人工降雨装置还包括快速立杆，所述快速立杆用于支撑所述降雨喷头。本专利技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术的一种降雨诱发土质滑坡的野外模拟试验系统通过在所述试验斜坡体上设置所述集水区流量模拟装置，可模拟滑坡所处集水区的面积对其失稳的影响；通过设置所述加载装置，可模拟后缘加载对滑坡失稳的影响；通过设置所述人工降雨装置和所述集水系统，可模拟降雨强度、雨型和降雨时间对滑坡失稳的影响；通过设置所述人工开挖裂缝，可模拟降雨条件下，裂隙对滑坡失稳的影响；并通过所述数据采集系统实时获取试验过程中多种参数的变化数据，包括颗粒级配、入渗率、体积含水率、基质吸力、孔隙水压力和位移。从而能够为土质滑坡失稳机制的研究，提供全面、有效和可靠的原位模拟系统。附图说明图1是本专利技术一种降雨诱发土质滑坡的野外模拟试验系统的结构示意图。图2是图1中人工降雨模拟系统41的结构示意图。图中：1-试验斜坡体，11-坡顶段，12-坡面段，13-坡底段，2-集水区流量模拟装置，21-支管，3-加载装置，31-沙石袋，32-承压板，33-测力计，4-人工降雨模拟系统，41-水箱，42-水泵，43-人工降雨装置，43a-分水器，43b-降雨喷头，43c-电动球阀，43d-快速立杆，5-数据采集系统，51-孔隙水压力传感器，52-体积含水率传感器，53-基质吸力传感器，54-测斜仪，6-集水系统，61-集水沟渠，62-蓄水池，63-水位计，7-监测摄像装置，8-人工开挖裂缝，9-雨量计。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。请参考图1，本专利技术的实施例提供了一种降雨诱发土质滑坡的野外模拟试验系统，包括试验斜坡体1，及设置在所述试验斜坡体1上的加载装置3、人工降雨模拟系统4、数据采集系统5和集水系统6。所述试验斜坡体1包括依次连接的坡顶段11、坡面段12和坡底段13，本实施例中所述试验斜坡体1的纵向宽度不小于4.5m，且所述坡面段12的横向长度不小于4m，所述试验斜坡体1的两侧均设有防渗漏挡板(附图中为示出)，所述防渗漏挡板用于防止入渗至所述试验斜坡体1内的雨水不发生侧向流失，以确保所述试验斜坡体1内岩土体的水文地质条件相对独立，本实施例中所述防渗漏挡板为薄铁皮，其预埋深度不小于1m。为了避免所述试验斜坡体1与实际滑坡原型在相似比选取上造成的误差，试验选点直接在研究区典型土质斜坡体上开展，且所述试验斜坡体1的选取应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降雨诱发土质滑坡的野外模拟试验系统，其特征在于：包括试验斜坡体，及设置在所述试验斜坡体上的加载装置、人工降雨模拟系统、数据采集系统和集水系统，所述试验斜坡体包括依次连接的坡顶段、坡面段和坡底段，所述坡顶段上设有集水区流量模拟装置，所述加载装置位于所述集水区流量模拟装置前方，所述加载装置包括沙石袋、承压板和测力计，所述沙石袋放置在所述承压板上方，所述承压板压在所述坡顶段上，且所述测力计位于所述承压板与所述坡顶段的接触处，所述人工降雨模拟系统包括水箱、水泵和若干个人工降雨装置，所述水箱连接所述水泵，所述水泵通过管道分别连接各所述人工降雨装置，且各所述人工降雨装置均匀地分布在所述坡面段上，所述数据采集系统位于所述坡面段内部，所述集水系统包括若干集水沟渠和蓄水池，各所述集水沟渠均位于所述坡面段上，所述蓄水池位于所述坡底段内，各所述集水沟渠分别连接所述蓄水池，所述蓄水池内设有水位计，所述集水区流量模拟装置用于控制所述试验斜坡体上方的集水区汇入所述坡面段的水流量，所述加载装置用于模拟后缘加载对滑坡的作用，所述人工降雨模拟系统用于在所述试验斜坡体上进行人工降雨以模拟实际的降雨，所述数据采集系统用于采集试验过程中所述坡面段内的参数变化数据，所述集水系统用于收集流出所述试验斜坡体的地表径流量，并测量流入所述集水系统的地表径流量。/n...

【技术特征摘要】
1.一种降雨诱发土质滑坡的野外模拟试验系统，其特征在于：包括试验斜坡体，及设置在所述试验斜坡体上的加载装置、人工降雨模拟系统、数据采集系统和集水系统，所述试验斜坡体包括依次连接的坡顶段、坡面段和坡底段，所述坡顶段上设有集水区流量模拟装置，所述加载装置位于所述集水区流量模拟装置前方，所述加载装置包括沙石袋、承压板和测力计，所述沙石袋放置在所述承压板上方，所述承压板压在所述坡顶段上，且所述测力计位于所述承压板与所述坡顶段的接触处，所述人工降雨模拟系统包括水箱、水泵和若干个人工降雨装置，所述水箱连接所述水泵，所述水泵通过管道分别连接各所述人工降雨装置，且各所述人工降雨装置均匀地分布在所述坡面段上，所述数据采集系统位于所述坡面段内部，所述集水系统包括若干集水沟渠和蓄水池，各所述集水沟渠均位于所述坡面段上，所述蓄水池位于所述坡底段内，各所述集水沟渠分别连接所述蓄水池，所述蓄水池内设有水位计，所述集水区流量模拟装置用于控制所述试验斜坡体上方的集水区汇入所述坡面段的水流量，所述加载装置用于模拟后缘加载对滑坡的作用，所述人工降雨模拟系统用于在所述试验斜坡体上进行人工降雨以模拟实际的降雨，所述数据采集系统用于采集试验过程中所述坡面段内的参数变化数据，所述集水系统用于收集流出所述试验斜坡体的地表径流量，并测量流入所述集水系统的地表径流量。


2.如权利要求1所述的一种降雨诱发土质滑坡的野外模拟试验系统，其特征在于：所述试验斜坡体的两侧均设有防渗漏挡板，所述防渗漏挡板用于防止入渗至所述试验斜坡体内的雨水不发生侧向流失。


3.如权利要求2所述的一种降雨诱发土质滑坡的野外模拟试验系统，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，张晨阳，陈钱，李成文，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42