本发明专利技术涉及一种道路塌陷试验装置及试验方法，该装置包括管线、模型箱、集水箱、排水箱、位移测距监测模块、图像监测模块和管线渗漏切缝；其中，管线固定于模型箱内，用于试验水在其内流动；模型箱用于道路地层及输水管线铺设；集水箱与管线的一端相连，用于向管线提供试验水；排水箱与管线的另一端相连，用于收集试验水；位移测距监测模块和图像监测模块设置在管线上，用于监测道路地下空洞范围和道路地下病害的发育；管线渗漏切缝设置在管线上，模拟试验过程中的管线渗漏。本发明专利技术的技术方案，对于全面掌握道路地下病害体致塌演变全过程的发育及形变特征，提高道路地下病害体发育规律可靠度，保障道路建设安全快速推进具有重要意义。义。义。
【技术实现步骤摘要】
一种地埋管线渗漏致塌的试验装置及试验方法
[0001]本专利技术属于道路塌陷试验监测
，具体涉及地埋管线渗漏致塌的试验装置及试验方法。
技术介绍
[0002]城市道路地下管线渗漏易导致周边水土流失，造成地下空洞，引发道路塌陷，威胁城市居民的生命和财产安全，采用渗漏管线致塌模型，归纳渗漏管线水土流失发育全过程，探究管线周边土体流失过程中的形态特征，是预警道路地下空洞危险性的重要依据。
[0003]现阶段开展渗漏管线致塌模型试验，多采用半分模型试验原则，通过外部摄像装置监测模型表层土体结构的变化，实现渗漏管线模型中路基土体流失演变的监测和记录。半分试验模型在一定条件下能够满足道路工程验证的需要，但是由于半分试验模型受边界影响，水土流失过程中模型边界的渗流作用影响较大，且无法实现土体内部变形及特征的捕捉，必然造成渗漏管线周边水土流失孕灾发育规律具有一定的片面性，极易因道路地下环境的复杂性造成地下空洞危险监测结果的较大误差，导致道路危险预警误判，甚至引发严重安全事故。
[0004]随着我国道路建设快速推进和向好发展，道路的安全服役现状与居民生活和安全密切相关。道路建设的快速发展必定要辅以道路地下病害体发育状态规律的研究，归纳渗漏管线周边水土流失发育全过程动态规律，探究地下病害体发育形态特征，揭示渗漏管线致塌机理。因此亟需研究一种道路塌陷试验模型和试验方法。
技术实现思路
[0005]为了克服现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种地埋管线渗漏致塌的试验装置及试验方法，用于解决现有技术中存在的上述问题。
[0006]一种地埋管线渗漏致塌的试验装置，包括：管线、模型箱、集水箱、排水箱、位移测距监测模块、图像监测模块、管线渗漏切缝、图像监测控制器和位移测距监测控制器；
[0007]其中，所述管线固定于模型箱内，用于试验水在其内流动；
[0008]所述模型箱用于道路地层及输水管线铺设；
[0009]所述集水箱与所述管线的一端相连，用于向所述管线提供试验水；
[0010]所述排水箱与管线的另一端相连，用于收集所述试验水；
[0011]所述位移测距监测模块设置在所述管线上，用于监测模型箱中模拟地层的地下空洞范围；
[0012]所述图像监测模块采设置在所述管线上，用于监测模型箱中模拟地层的地下病害的发育；
[0013]所述管线渗漏切缝设置在所述管线上，用于模拟试验过程中的管线渗漏。
[0014]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述模型箱包括若干数量的挡板和支架，所述挡板之间通过所述支架进行连接和固定，所述支架为钢
质材料圆柱结构。
[0015]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在所述管线与模型箱之间设置有橡胶垫圈，所述橡胶垫圈包括外垫圈和内垫圈，所述外垫圈与模型箱相连；所述内垫圈与所述管线相连。
[0016]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述管线包括外壳、连接线通路、图像监测模块固定槽、图像监测模块内卡槽、图像监测模块外卡槽、位移测距监测模块固定槽、位移测距监测模块内卡槽及渗漏切缝卡槽；所述外壳两侧形成连接线通路，用于图像监测模块和位移测距监测模块的连接线的输送；图像监测模块固定槽将图像监测模块进行固定，之后通过图像监测模块内卡槽与图像监测模块外卡槽相连接将图像监测模块固定槽固定于管线内；位移测距监测模块固定槽将位移测距监测模块进行固定，通过位移测距监测模块内卡槽与位移测距监测模块外卡槽相连接将位移测距监测模块固定于管线内；渗漏切缝卡槽固定于模型管线内，用于固定渗漏切缝，模拟试验过程中管线的渗漏口。
[0017]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述集水箱包括箱体、集水箱开关、出水口和输水模块，其中所述集水箱体用于盛放试验用水，通过集水箱开关启动输水模块，集水箱出水口通过输水管与所述管线连接，实现向所述管线输送试验水。
[0018]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述排水箱包括排水箱体和进水口，所述进水口通过排水管与所述管线连接，实现对管线内的试验水的集中收集，并盛放于所述排水箱体内。
[0019]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括位移测距监测控制器，用于控制所述位移测距监测模块，所述位移测距监测模块包括两组激光测距探头，每组为6个激光探头，各个激光探头呈60
°
分布固定于所述管线内部，实现对管线周边土体的变形监测。
[0020]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括图像监测控制器，用于控制所述图像监测模块，所述图像监测模块包括两组摄像探头，每组为6个摄像探头，各个摄像探头呈 60
°
分布固定于所述管线的内部，用于对所述管线周边的水土流失全过程进行记录。
[0021]本专利技术还提供了一种地埋管线渗漏致塌的试验装置的试验方法，包括：S1.组装管线，将位移测距监测模块和图像监测模块均固定于管线内部，将测距信息控制外接线与位移测距监测控制器连接，将图像控制外接线与图像监测控制器相连接；
[0022]S2.组装模型箱，依次安装挡板，将挡板固定于支架上，在模型箱内依次铺设地层，待地层铺设至管线位置时，通过橡胶垫圈将管线固定于模型箱内部，随后铺设剩余地层；
[0023]S3.依次连接集水箱、输水管与管线，再连接管线与排水管，最后连接排水箱与排水管；
[0024]S4.S1
‑
S3铺设完毕后，静置24h，待模型箱内的模型地层稳定，依次启动图像监测控制器、位移测距监测控制器、集水箱的集水箱开关，开始试验；
[0025]S5.记录并储存模型试验过程中模型箱内的土体内部位移形变及动态发育变化，直至模型箱内的塌陷形成，结束试验。
[0026]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据所述土体内部位移形变及动态发育变化绘制病害体区域形态，步骤如下：
[0027]1).记录模型试验各测点测量的数据，其中
△
t1时刻位移量分别为A1、A2、A3、A4、A5、A6；
△
t2时刻位移量分别为B1、B2、B3、B4、 B5、B6，依次记录
△
t
i
时刻各监测点位移监测数据，i为正整数；
[0028]2).绘制管线象限坐标轴，以管线中心点为原点，各位移测距监测模块所在位置为一条坐标轴，依次连接
△
t1时刻的位移量A1、A2、 A3、A4、A5、A6，形成
△
t1时刻病害体区域形态网络图，随后依次连接
△
t2、
△
t3…△
t
i
时刻各监测点位移值，形成具有区域性质的病害体区域形态图。
[0029]本专利技术的有益效果
[0030]与现有技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种地埋管线渗漏致塌的试验装置，其特征在于，包括：管线、模型箱、集水箱、排水箱、位移测距监测模块、图像监测模块和管线渗漏切缝；其中，所述管线固定于模型箱内，用于试验水在其内流动；所述模型箱用于道路地层及输水管线铺设用于模拟实际道路；所述集水箱与所述管线的一端相连，用于向所述管线提供试验水；所述排水箱与所述管线的另一端相连，用于收集所述试验水；所述位移测距监测模块设置在所述管线上，用于监测模型箱中模拟的地层的地下空洞范围；所述图像监测模块设置在所述管线上，用于监测模型箱中模拟的地层的地下病害发育；所述管线渗漏切缝设置在所述管线上，用于模拟试验过程中的管线渗漏。2.根据权利要求1所述的地埋管线渗漏致塌的试验装置，其特征在于，所述模型箱包括若干数量的挡板和支架，所述挡板之间通过所述支架进行连接和固定，所述支架为钢质材料圆柱结构。3.根据权利要求2所述的地埋管线渗漏致塌的试验装置，其特征在于，在所述管线与模型箱之间设置有橡胶垫圈，所述橡胶垫圈包括外垫圈和内垫圈，所述外垫圈与模型箱相连；所述内垫圈与所述管线相连。4.根据权利要求1所述的地埋管线渗漏致塌的试验装置，其特征在于，所述管线包括外壳、连接线通路、图像监测模块固定槽、图像监测模块内卡槽、图像监测模块外卡槽、位移测距监测模块固定槽、位移测距监测模块内卡槽及渗漏切缝卡槽；所述外壳两侧形成连接线通路，用于图像监测模块和位移测距监测模块的连接线的输送；所述图像监测模块固定槽将图像监测模块进行固定，之后通过图像监测模块内卡槽与图像监测模块外卡槽相连接将图像监测模块固定槽固定于管线内；位移测距监测模块固定槽将位移测距监测模块进行固定，通过位移测距监测模块内卡槽与位移测距监测模块外卡槽相连接将位移测距监测模块固定于管线内；渗漏切缝卡槽固定于模型管线内，用于固定渗漏切缝，模拟试验过程中管线的渗漏口。5.根据权利要求1所述的地埋管线渗漏致塌的试验装置，其特征在于，所述集水箱包括箱体、集水箱开关、出水口和输水模块，其中所述集水箱体用于盛放试验用水，通过集水箱开关启动输水模块，集水箱出水口通过输水管与所述管线连接，实现向所述管线输送试验水。6.根据权利要求1所述的地埋管线渗漏致塌的试验装置，其特征在于，所述排水箱包括排水箱体和进水口，所述进水口通过排水管与所述管线连接，实现对管线内的试验水的集中收集，并盛放于所述排水箱体内。7.根据权利要求1所述的地埋管线渗漏致塌的试验装置，其特征在于，所述装置还包括位移测距监测控制器，用于控制所述位移测距监...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕祥锋，李新跃，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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