一种用于测量边坡失稳的无线测量系统及试验方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于测量边坡失稳的无线测量系统及试验方法,涉及岩土工程技术领域，包括箱体、边坡模型和数据采集装置，箱体呈敞开状，边坡模型安装在箱体内，且数据采集装置包括无线位移测量仪、非接触式外部变形测量仪器，无线位移测量仪埋设于边坡模型内部，非接触式外部变形测量仪器位于边坡模型外侧或边坡模型上方。本发明专利技术不仅能获得更精准的边坡变形位移数据，且使后期能准确的对边坡变形过程中土体运动特征和运动状态进行分析，精度高、准确性好、操作简单。操作简单。操作简单。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量边坡失稳的无线测量系统及试验方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程
，具体而言，涉及一种用于测量边坡失稳的无线测量系统及试验方法。

技术介绍

[0002]目前地质灾害已严重影响到人类的生存、发展、工程建设乃至休闲活动等方面，而且地质环境复杂多样的特殊性也决定了地质灾害的多样性与区域变异性。滑坡作为地质灾害中最常见的一种，指斜坡上岩土在重力作用为主下，由于受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，改变坡体内一定部位的软弱带(或面)中应力状态，或因水或其他物理、化学作用降低其强度，以及因震动或其他作用破坏其结构，该软弱带在应力大于强度下产生剪切破坏，使软弱带以上的岩土失稳而作整体或几大块沿之向下和向前滑动的自然现象；同时，滑坡也会受多种外界因素耦合诱发，每年发生大量的滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，造成交通中断、河道堵塞、村镇掩埋、房屋摧毁、农田破坏，形成巨大的经济和人员损失。
[0003]如何更精准获得边坡变形数据，在目前的滑坡模拟试验中，研究者多采用有线位移传感器对滑坡过程中边坡的几何形态参数进行测量，而有线位移传感器会在土体滑移时产生一个牵引力，使得试验结果无法准确反映实际工程中的边坡失稳过程。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于测量边坡失稳的无线测量系统及试验方法，不仅能获得更精准的边坡变形位移数据，且使后期能准确的对边坡变形过程中土体运动特征和运动状态进行分析，精度高、准确性好、操作简单。
[0005]为实现本专利技术目的，采用的技术方案为：一种用于测量边坡失稳的无线测量系统，包括箱体、边坡模型和数据采集装置，箱体呈敞开状，边坡模型安装在箱体内，且数据采集装置包括无线位移测量仪、非接触式外部变形测量仪器，无线位移测量仪埋设于边坡模型内部，非接触式外部变形测量仪器位于边坡模型外侧或边坡模型上方。
[0006]进一步的，所述无线位移测量仪为多个，多个无线位移测量仪分层埋设于边坡模型内部。
[0007]进一步的，所述无线位移测量仪为无线位移传感器。
[0008]进一步的，所述非接触式外部变形测量仪器至少为三个，且三个非接触式外部变形测量仪器分别位于边坡模型三侧。
[0009]进一步的，所述非接触式外部变形测量仪器为高清摄像头。
[0010]进一步的，还包括降雨装置，降雨装置包括位于箱体上方的导流管和安装在导流管上的多个降雨喷头，且导流管上安装有流量计，箱体底部还设有排水口。
[0011]进一步的，还包括水箱，导流管的进口端与水箱连接，且排水口与水箱之间还连接有排水管路。
[0012]进一步的，多个所述降雨喷头分为多组，同一组降雨喷头上的孔径相同，不同组的降雨喷头的孔径不同。
[0013]进一步的，还包括位于箱体上方的光照装置。
[0014]进一步的，还包括冲击荷载施压装置，且边坡模型包括位于边坡模型上方的支架，支架上吊设有冲击锤。
[0015]进一步的，还包括震动装置，震动装置包括固定底座和震动底座，震动底座安装在固定底座上，箱体安装在震动底座上，且固定底座上还安装有驱动震动底座上下抖动的驱动结构。
[0016]进一步的，所述固定底座上具有多个支撑脚，且震动底座上具有多个钢管，多个支撑脚一一滑动插设在钢管内。
[0017]进一步的，所述驱动结构包括转动支承在固定底座上的转轴和固定安装在固定底座上的发动机，转轴上安装有凸轮和差速器，震动底座的下表面支撑在凸轮上，且发动机的输出端还安装有与差速器输入端啮合的主动齿轮。
[0018]进一步的，所述震动装置还包括安装底座，安装底座安装在震动底座上，且安装底座在震动底座上可水平方向摆动。
[0019]进一步的，所述转轴上还安装有驱动齿轮，震动底座上还开设有通槽，且安装底座上还安装有贯穿通槽的拨块，拨块与驱动齿轮啮合；所述震动底座上还安装有驱动安装底座复位的复位机构。
[0020]进一步的，所述复位机构包括分别安装在安装底座前后两侧的导向块，且其中一个导向块与安装底座之间安装有复位弹簧。
[0021]进一步的，所述复位机构还包括分别安装在震动底座前后两侧的导向杆，两个导向块分别滑动套设在两个导向杆上，复位弹簧位于导向块与安装底座之间，且导向杆的延伸端安装有限位螺母。
[0022]进一步的，所述数据采集装置还包括用于测量转轴转速的激光转速仪。
[0023]进一步的，所述震动装置上还安装有两个可相对运动的限位块，且两个限位块位于箱体的相对两侧。
[0024]进一步的，所述限位块为角钢，震动装置上具有T型滑槽，限位块的下方具有与T型滑槽滑动配合的插接块，且限位块上还具有与和锁紧限位块的锁紧螺钉。
[0025]进一步的，所述边坡模型通过多个纵向等宽的坡体拼凑而成，且相邻两个坡体之间采用软膜分开。
[0026]一种用于测量边坡失稳的试验方法，包括如上所述的无线测量系统，具体包括如下步骤：
[0027]将预埋有无线位移测量仪的边坡模型置于箱体内，无线位移测量仪对边坡模型的几何形态参数进行测量采集，并通过安装在箱体上的非接触式外部变形测量仪器对边坡模型在滑移过程中的图像进行实时捕捉。
[0028]进一步的，通过降雨喷头向边坡模型喷洒水，以模拟降雨环境。
[0029]进一步的，模拟降雨环境时可控制不同的降雨喷头，模拟不同的降雨强度和雨滴的大小。
[0030]进一步的，通过光照装置对边坡模型暴晒，模拟暴晒环境下水分蒸发的环境。
[0031]进一步的，通过使冲击荷载施压装置中的冲击锤自由掉落于边坡模型上，模拟开挖载荷情况。
[0032]进一步的，通过震动装置驱动箱体震动，使边坡模型震动，以模拟地震环境。
[0033]本专利技术的有益效果是,
[0034]1、本专利技术可通过将无线位移测量仪埋设于边坡模型内，使边坡模型在产生形变时，无线位移测量仪可以精准的测量出边坡变形位移数据，使后期能准确的对边坡变形过程中土体运动特征和运动状态进行分析，精度高、准确性好、操作简单。
[0035]2、本专利技术可通过非接触式外部变形测量仪器进行图像采集，对边坡模型在滑移过程中进行图像实时捕捉，使后期在边坡变形分析过程中可结合图像数据进行分析，使精度高、准确性好。
[0036]3、本专利技术通过降雨装置模拟降雨环境、通过光照装置模拟暴晒环境下水分蒸发环境、通过冲击荷载施压装置模拟开挖卸荷型滑坡、通过震动装置模拟地震环境，使测量过程中可针对不同影响因素进行试验测量，既可以实现单因素影响下的滑坡模拟试验，也可以实现双因素或多因素影响下的滑坡模拟试验，有利于分析不同情况下的滑坡规律。
[0037]4、本专利技术还可通过更换不同大小的箱体来实现对不同规模的边坡模型进行安装，从而可以模拟不同规模的边坡模型在单因素影响或双因素或多因素影响下的滑坡规律。
[0038]5、本专利技术还可通过调节发动机的频率来改变箱体震动的力度大小来模拟不同震级的地震波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量边坡失稳的无线测量系统，其特征在于，包括箱体(1)、边坡模型(2)和数据采集装置，箱体(1)呈敞开状，边坡模型(2)安装在箱体(1)内，且数据采集装置包括无线位移测量仪(3)、非接触式外部变形测量仪器(4)，无线位移测量仪(3)埋设于边坡模型(2)内部，非接触式外部变形测量仪器(4)位于边坡模型(2)外侧或边坡模型(2)上方。2.根据权利要求1所述的用于测量边坡失稳的无线测量系统，其特征在于，所述无线位移测量仪(3)为多个，多个无线位移测量仪(3)分层埋设于边坡模型(2)内部；优选的，所述无线位移测量仪(3)为无线位移传感器。3.根据权利要求1所述的用于测量边坡失稳的无线测量系统，其特征在于，所述非接触式外部变形测量仪器(4)至少为三个，且三个非接触式外部变形测量仪器(4)分别位于边坡模型(2)三侧；优选的，所述非接触式外部变形测量仪器(4)为高清摄像头。4.根据权利要求1所述的用于测量边坡失稳的无线测量系统，其特征在于，还包括降雨装置(5)，降雨装置(5)包括位于箱体(1)上方的导流管(501)和安装在导流管(501)上的多个降雨喷头(502)，且导流管(501)上安装有流量计，箱体(1)底部还设有排水口(6)；优选的，还包括水箱，导流管(501)的进口端与水箱连接，且排水口(6)与水箱之间还连接有排水管路；优选的，所述多个所述降雨喷头(502)分为多组，同一组降雨喷头(502)上的孔径相同，不同组的降雨喷头(502)的孔径不同；优选的，还包括位于箱体(1)上方的光照装置(7)；优选的，还包括冲击荷载施压装置(8)，且边坡模型(2)包括位于位于边坡模型(2)上方的支架(801)，支架(801)上吊设有冲击锤(803)。5.根据权利要求1所述的用于测量边坡失稳的无线测量系统，其特征在于，还包括震动装置(9)，震动装置(9)包括固定底座(901)和震动底座(902)，震动底座(902)安装在固定底座(901)上，箱体(1)安装在震动底座(902)上，且固定底座(901)上还安装有驱动震动底座(902)上下抖动的驱动结构。6.根据权利要求5所述的用于测量边坡失稳的无线测量系统，其特征在于，所述固定底座(901)上具有多个支撑脚(904)，且震动底座(902)上具有多个钢管(903)，多个支撑脚(904)一一滑动插设在钢管(903)内；优选的，所述驱动结构包括转动支承在固定底座(901)上的转轴(905)和固定安装在固定底座(901)上的发动机(906)，转轴(905)上安装有凸轮(909)和差速器(908)，震动底座(902)的下表面支撑在凸轮(909)上，且发动机(906)的输出端还安装有与差速器(908)输入端啮合的主动齿轮(907)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，杨欣，舒志乐，李涛，邓微，钟文武，施建超，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：