一种冻融滑坡物理模型监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种冻融滑坡物理模型监测系统，包括：监测箱体，角度调节装置，监测箱体固定在角度调节装置上，角度调节装置能够驱动监测箱体倾斜以调节模拟滑坡角度；滑坡模拟装置，滑坡模拟装置包括基底、滑带、滑体以及推动部件，基底固定在监测箱体的底部，滑带固定于基底上，滑带能够降温凝结以及升温融化，以模拟冻融效果，滑体放置于滑带上，推动部件固定在箱体的侧壁上并具有一推动滑体相对滑带移动的伸缩端以模拟滑坡情况；卸荷装置，卸荷装置设置在滑体顶部，用于向滑坡模拟装置施加卸荷作用；水量调节装置，水量调节装置与滑带连通，用于调节滑带内水量；以及数据采集装置，数据采集装置设置在监测箱体内以及滑带内，用于监测滑坡状况。监测滑坡状况。监测滑坡状况。

【技术实现步骤摘要】
一种冻融滑坡物理模型监测系统


[0001]本专利技术涉及滑坡模拟试验
，尤其涉及一种冻融滑坡物理模型监测系统。

技术介绍

[0002]冻融作用是指岩体中的水因夜晚温度低而冻结，白天温度升高而融化的过程。在这个过程中岩体会因其孔隙水反复的冻结融化，从而使其稳定性降低。冻融作用主要分布于西北地区高原地区，随着我国西部大开发、川藏铁路、青藏高原生态高地建设、乡村振兴等战略的实施和逐步深入，不可避免要进行更多的基础设施建设，同时也必然遇到更多冻融灾害。因此需要一种装置来模拟滑坡体在冻融作用下失稳状况。
[0003]例如，专利CN201910703267.X提供的一种滑坡模型试验装置，包括滑坡模型箱，滑坡模型箱内设有模型坡体和冻融作用单元；模型坡体堆砌在滑坡模型箱的底板上，模型坡体的一个侧面放坡为自由的斜坡面，模型坡体的其他侧面受限于滑坡模型箱的侧板以使模型坡体的垂直于斜坡面的截面呈直角梯形；冻融模拟单元包括与所述斜坡面相对应且铺埋于斜坡面下的冷凝管网，冷凝管网与滑坡模型箱外的热交换设备主体相连；斜坡面下还埋设有若干温度传感器。可有效开展模拟研究季节性冻融对滑坡地质灾害影响的试验，结合现有的降雨系统等，可有效开展模拟研究水作用下冻融促滑对滑坡地质灾害影响的试验。
[0004]但其存在以下问题：在现实情况中，由于边坡常会出现滚石或者部分坡体失稳，而出现卸荷作用从而导致边坡出现拉张裂隙导致边坡失稳。此现象在冻土地区也十分常见，上述专利并不能模拟检测冻融作用和卸荷作用耦合下边坡的稳定性变化。
专利技术内容
[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种冻融滑坡物理模型监测系统，能够模拟检测冻融作用和卸荷作用耦合下边坡的稳定性变化。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术解决技术问题的技术方案是提供一种冻融滑坡物理模型监测系统，包括：监测箱体，
[0007]角度调节装置，所述监测箱体固定在所述角度调节装置上，所述角度调节装置能够驱动所述监测箱体倾斜以调节模拟滑坡角度；
[0008]滑坡模拟装置，所述滑坡模拟装置包括基底、滑带、滑体以及推动部件，所述基底固定在所述监测箱体的底部，所述滑带固定于所述基底上，所述滑带能够降温凝结以及升温融化，以模拟冻融效果，所述滑体放置于所述滑带上，所述推动部件固定在所述箱体的侧壁上并具有一推动所述滑体相对所述滑带移动的伸缩端以模拟滑坡情况；
[0009]卸荷装置，所述卸荷装置设置在所述滑体顶部，用于向所述滑坡模拟装置施加卸荷作用；
[0010]水量调节装置，所述水量调节装置与所述滑带连通，用于调节所述滑带内水量；
[0011]以及数据采集装置，所述数据采集装置设置在所述监测箱体内以及所述滑带内，用于监测滑坡状况。
[0012]进一步的，所述基底包括依次堆叠设置的基层、循环水层、散热层、TEC控温层以及铜导热层，所述TEC控温层能够制冷和制热。
[0013]进一步的，所述循环水层和所述铜导热层之间通过支柱相固定，以使所述基层、所述循环水层、所述散热层、所述TEC控温层以及所述铜导热层相对固定。
[0014]进一步的，所述基底与所述滑带之间以及所述滑带与所述滑体之间铺设有聚乙烯薄膜。
[0015]进一步的，所述滑带包括一密封袋以及若干玻璃珠，所述密封袋填充有所述玻璃珠并与所述水量调节装置连通。
[0016]进一步的，所述卸荷装置包括磁铁和磁场产生器，所述磁铁固定在所述滑体顶部，所述磁场产生器固定在所述监测箱体顶部并与所述磁铁对应。
[0017]进一步的，所述水量调节装置包括水箱、水泵以及第一输水管以及第二输水管，所述水泵的进水端与所述水箱通过管道连接，所述第一输水管一端连接于所述水泵的出水端，另一端连接于所述循环水层；所述第二输水管一端连接于所述水泵的出水端，另一端连接于所述滑带。
[0018]进一步的，所述数据采集装置包括位移信号发射器、位移信号接收器以及控制系统，所述控制系统与所述位移信号接收器电连接，所述位移信号发射器埋设于所述滑体内，所述位移信号接收器固定于所述监测箱体顶部并与所述滑体对应，当所述位移信号发射器能够发射位移信号，所述位移信号接收器接收位移信号并发送给所述控制系统，所述控制系统根据所述位移信号接收器收到所述位移信号发射器的信号判断所述滑体的位移情况。
[0019]进一步的，所述数据采集装置还包括超声波发射器、超声波接收器，所述超声波接收器与所述控制系统电连接，所述超声波发射器、所述超声波接收器固定于所述监测箱体顶部并分别位于所述滑带的两侧，所述超声波发射器用于向所述滑带发送超声波信号，所述超声波接收器用于接收穿过所述滑带的超声波信号，所述控制系统通过超声波被接收所需时间计算出所述滑带的含水量。
[0020]进一步的，所述数据采集装置还包括孔隙水压力传感器、土压力传感器，所述孔隙水压力传感器、所述土压力传感器埋设于所述滑体内并与所述控制系统电连接，所述控制系统可以通过所述孔隙水压力传感器和所述土压力传感器记录滑坡体各时间点的孔隙水压力和土压力。
[0021]与现有技术相比，本专利技术所提供的冻融滑坡物理模型监测系统具有以下有益效果：
[0022]本专利技术在所述滑体顶部设置卸荷装置，用于向所述滑坡模拟装置施加卸荷作用；在所述滑体一侧设置所述推动部件，推动所述滑体，用于模拟滑坡情况，在所述滑体下方设置有所述滑带，所述滑带能够降温凝结以及升温融化，用于模拟冻融效果；从而可以模仿现实中边坡出现滚石或者部分坡体失稳、出现卸荷作用从而导致边坡出现拉张裂隙导致边坡失稳的情况，能够模拟检测冻融作用和卸荷作用耦合下边坡的稳定性变化。
附图说明
[0023]图1为本专利技术提供的一种冻融滑坡物理模型监测系统的结构示意图；
[0024]图2为图1中滑坡模拟装置的截面示意图；
[0025]图3为图2中滑带的截面示意图；
[0026]图中：1
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监测箱体，2
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角度调节装置，21
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底座，22
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升降件，23
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偏转件，3
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滑坡模拟装置，31
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基底，311
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基层，312
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循环水层，313
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散热层，314
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TEC控温层，315
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铜导热层，32
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滑带，321
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密封袋，322
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玻璃珠，33
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滑体，34
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推动部件，341
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推动气缸，35
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聚乙烯膜，4
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卸荷装置，41
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磁铁，42
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磁场产生器，5
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水量调节装置，51
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水箱，52
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水泵，53
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第一输水管，54
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冻融滑坡物理模型监测系统，其特征在于，包括：监测箱体，角度调节装置，所述监测箱体固定在所述角度调节装置上，所述角度调节装置能够驱动所述监测箱体倾斜以调节模拟滑坡角度；滑坡模拟装置，所述滑坡模拟装置包括基底、滑带、滑体以及推动部件，所述基底固定在所述监测箱体的底部，所述滑带固定于所述基底上，所述滑带能够降温凝结以及升温融化，以模拟冻融效果，所述滑体放置于所述滑带上，所述推动部件固定在所述箱体的侧壁上并具有一推动所述滑体相对所述滑带移动的伸缩端以模拟滑坡情况；卸荷装置，所述卸荷装置设置在所述滑体顶部，用于向所述滑坡模拟装置施加卸荷作用；水量调节装置，所述水量调节装置与所述滑带连通，用于调节所述滑带内水量；以及数据采集装置，所述数据采集装置设置在所述监测箱体内以及所述滑带内，用于监测滑坡状况。2.如权利要求1所述的冻融滑坡物理模型监测系统，其特征在于：所述基底包括依次堆叠设置的基层、循环水层、散热层、TEC控温层以及铜导热层，所述TEC控温层能够制冷和制热。3.如权利要求2所述的冻融滑坡物理模型监测系统，其特征在于：所述循环水层和所述铜导热层之间通过支柱相固定，以使所述基层、所述循环水层、所述散热层、所述TEC控温层以及所述铜导热层相对固定。4.如权利要求1所述的冻融滑坡物理模型监测系统，其特征在于：所述基底与所述滑带之间以及所述滑带与所述滑体之间铺设有聚乙烯薄膜。5.如权利要求1所述的冻融滑坡物理模型监测系统，其特征在于：所述滑带包括一密封袋以及若干玻璃珠，所述密封袋填充有所述玻璃珠并与所述水量调节装置连通。6.如权利要求1所述的冻融滑坡物理模型监测系统，其特征在于：所述卸荷装置包括磁铁和磁场产生器，所述磁铁固定在所述滑体顶部，所述磁场产生器...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡明毅，高远，黄德昕，温韬，唐睿旋，王艳昆，贾文君，郭威，王熠辉，全志，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：