一种滑动界面可视化的滑坡模型试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种滑动界面可视化的滑坡模型试验装置。其包括模型箱,模型箱内设有滑床结构；滑床结构一端始于模型箱上表面，其上加载有滑体结构；滑体结构上端设有加载系统；加载系统包括反力架、步进电机、加载杆、加载板、力传感器和位移传感器；反力架上方设有步进电机；步进电机连接反力架内的加载杆；加载杆上端设有力传感器和位移传感器，下端连接加载板。与现有技术相比，本实用新型专利技术采用可视化滑动界面模拟边坡滑塌过程，可实现对滑动界面从静止状态到滑动

【技术实现步骤摘要】
一种滑动界面可视化的滑坡模型试验装置


[0001]本技术涉及滑坡模型
，具体为一种滑动界面可视化的滑坡模型试验装置。

技术介绍

[0002]滑坡是一种危害极大的自然灾害，当前对滑坡过程主要采用的研究手段优缺点如下：
[0003]1、理论分析：利用经典力学理论，对滑坡及其所处地质进行简化，一般是对滑坡某一状态的分析，其在一定程度上不能准确反应滑坡发展的复杂过程；
[0004]2、数值方法：可模拟滑坡发展动态过程，但模拟涉及到从连续介质到非连续介质的过渡和转变，当前多采用有限元与离散元耦合方法进行模拟，耦合机制有待进一步研究，且模型复杂，计算耗时，结果受所取土体物理力学参数影响大；
[0005]3、原位监测：可真实反映滑坡实际状态，但大部分时候是在滑坡有明显迹象或已经发生滑动后介入，缺乏滑坡从孕育到启动阶段的监测数据，不能反映完整的滑坡发展过程。
[0006]4、模型试验：有完整的相似理论体系作为理论基础，同时可以控制主要试验参数而不受环境条件的限制与影响；便于改变试验参数进行对比试验；经济性好。在滑坡机理研究方面尤其特有的优势，而被广大科研工作者所采用。
[0007]但现有滑坡可视化模型试验大多是对模型箱体材料的可视化，仅可实现对滑坡横断面的观测，无法实现对滑坡体内部滑面的观测，而滑面作为诱发滑坡的源头，对滑坡研究直观重要。

技术实现思路

[0008]为解决技术问题，本技术提供了一种滑动界面可视化的滑坡模型试验装置，其采用无接触颗粒图像测速技术，可获得滑体界面在滑动过程中的位移场、速度场变化规律，为揭示滑坡破坏机理提供数据支撑。
[0009]本技术所述的一种滑动界面可视化的滑坡模型试验装置，包括模型箱1、滑床结构2、滑体结构3、加载系统4、监测系统5、控制分析系统6、显示系统7；模型箱1内设有滑床结构2；滑床结构2一端始于模型箱1上表面，其上加载有滑体结构3；滑体结构3上端设有加载系统4；加载系统4包括反力架401、步进电机402、加载杆403、加载板404、力传感器405和位移传感器406；反力架401上方设有步进电机402；步进电机402连接反力架401内的加载杆403；加载杆403上端设有力传感器405和位移传感器406，下端连接加载板404；控制分析系统6连接步进电机402、力传感器405、位移传感器406、监测系统5、显示系统7。
[0010]本技术所述的一种滑动界面可视化的滑坡模型试验装置，所述模型箱1尺寸根据模型试验几何相似比确定。
[0011]本技术所述的一种滑动界面可视化的滑坡模型试验装置，所述滑床结构2根
据实际滑坡滑床表面形态采用有机玻璃加工而成。
[0012]本技术所述的一种滑动界面可视化的滑坡模型试验装置，所述滑体结构3根据滑坡岩土体物理力学参数和模型相似比采用相似材料进行配置，并根据滑坡地表形态进行堆填。
[0013]本技术所述的一种滑动界面可视化的滑坡模型试验装置，所述监测系统5对滑体结构3模拟材料的运动情况进行高频率拍照记录，并将图像信息传输至控制分析系统6。
[0014]本技术所述的一种滑动界面可视化的滑坡模型试验装置，所述控制分析系统6将采集到的图像序列进行图像对比分析处理得到滑体结构3模拟材料的位移矢量。
[0015]本技术所述的一种滑动界面可视化的滑坡模型试验装置，所述显示系统7将控制分析系统6分析得到滑体界面位移场和加载系统的位移/力
‑
时间曲线进行同步显示。
[0016]与现有技术相比，本技术所述滑动界面可视化的滑坡模型试验装置采用可视化滑动界面模拟边坡滑塌过程，通过颗粒图像测速技术实现对滑动界面从静止状态到滑动
‑
破坏的全过程真实变形情况监测，可为滑坡学科理论研究提供数据支撑，故可广泛应用于市政、公路、铁路等滑坡过程物理模型试验中。
附图说明：
[0017]图1为本技术示意性结构图。模型箱
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1、滑床结构
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2、滑体结构
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3、加载系统
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4、监测系统
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5、控制分析系统
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6、显示系统
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7、反力架
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401、步进电机
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402、加载杆
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403、加载板
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404、力传感器
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405、位移传感器
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406。
具体实施方式
[0018]为了便于理解本技术，下文将结合说明书附图和实施例对本技术作更全面、细致地描述，但本技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本技术的保护范围。
[0019]实施例1
[0020]滑动界面可视化的滑坡模型试验装置，包括模型箱1、滑床结构2、滑体结构3、加载系统4、监测系统5、控制分析系统6、显示系统7；模型箱1内设有滑床结构2；滑床结构2一端始于模型箱1上表面，其上加载有滑体结构3；滑体结构3上端设有加载系统4；加载系统4包括反力架401、步进电机402、加载杆403、加载板404、力传感器405和位移传感器406；反力架401上方设有步进电机402；步进电机402连接反力架401内的加载杆403；加载杆403上端设有力传感器405和位移传感器406，下端连接加载板404；控制分析系统6连接步进电机402、力传感器405、位移传感器406、监测系统5、显示系统7。所述模型箱1尺寸根据模型试验几何相似比确定。所述滑床结构2根据实际滑坡滑床表面形态采用有机玻璃加工而成。所述滑体结构3根据滑坡岩土体物理力学参数和模型相似比采用相似材料进行配置，并根据滑坡地表形态进行堆填。所述监测系统5对滑体结构3模拟材料的运动情况进行高频率拍照记录，并将图像信息传输至控制分析系统6。所述控制分析系统6将采集到的图像序列进行图像对比分析处理得到滑体结构3模拟材料的位移矢量。所述显示系统7将控制分析系统6分析得
到滑体界面位移场和加载系统的位移/力
‑
时间曲线进行同步显示。
[0021]现有某高速公路黄土滑坡，坡高20m，综合坡率1:0.75。该滑动界面可视化的滑坡模型试验装置的具体安装操作为：
①
确定模型与原型相似比为1:40，即模型坡高40cm，坡率采用原型边坡1:0.75，考虑到尺寸效应，将模型箱尺寸加大，截面尺寸为60cm
×
150cm，坡面宽度为50cm。
②
由于滑坡土体为黄土，故在滑坡原址取土，过筛，分层压实，松铺厚度8cm，压实至5cm。并按1:0.75坡率进行削坡。
③
将加载系统加载板与滑体顶面接触，调试控制分析系统，初始位移清零。将监测系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滑动界面可视化的滑坡模型试验装置，其特征在于：包括模型箱(1)、滑床结构(2)、滑体结构(3)、加载系统(4)、监测系统(5)、控制分析系统(6)、显示系统(7)；模型箱(1)内设有滑床结构(2)；滑床结构(2)一端始于模型箱(1)上表面，其上加载有滑体结构(3)；滑体结构(3)上端设有加载系统(4)；加载系统(4)包括反力架(401)、步进电机(402)、加载杆(403)、加载板(404)、力传感器(405)和位移传感器(406)；反力架(401)上方设有步进电机(402)；步进电机(402)连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨烜宇，孙志杰，孔庆忠，宋杰，董立山，王国忠，吴天军，熊威，郝耀虎，张必昌，刘亚明，陈毅，赵紫阳，王闫超，员康锋，窦兵强，刘再丰，
申请(专利权)人：山西省交通科技研发有限公司，
类型：新型
国别省市：