一种模拟暴雨诱发渣土滑坡的试验装置

技术领域

本发明涉及暴雨诱发渣土滑坡试验领域，特别是涉及一种模拟暴雨诱发渣土滑坡的试验装置。

背景技术

目前，随着城市进程不断发展，超高层建筑兴起和城市地下空间的开发，带来了大量工程渣土或建筑垃圾，这些工程渣土多露天堆放在渣土消纳场，据不完全统计，北京地区大约存在各类渣土消纳场58处。这也给城市发展带来了巨大安全隐患，特别是2015年深圳12·20深圳渣土场滑坡事故的发生，给城市发展敲响了警钟。

滑坡是常见的地质灾害之一，约占地质灾害的75％左右，大量统计资料表明，有95％以上的滑坡都与降雨有密切关系，多数滑坡是发生在降雨期间或降雨后，可见降雨特别是暴雨是诱发滑坡的主要因素，而采用模型试验是研究暴雨诱发渣土滑坡机理的有效方法，现有技术存在如下不足和缺点：①没有考虑渣土体特点；②传统边坡模型试验装置尺寸较小；③通过改变底板角度来模拟边坡坡角，无法模拟边坡真实滑动过程。

发明内容

基于此，有必要提供一种模拟暴雨诱发渣土滑坡的试验装置，从而实现对暴雨诱发渣土滑坡的真实过程的模拟，并对土体内部参数进行实时监测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种模拟暴雨诱发渣土滑坡的试验装置，包括：试验箱、降雨装置、监测系统、控制台和水箱；所述试验箱的上方设置所述降雨装置；所述试验箱内部设置渣土边坡模型；所述渣土边坡模型的内部设置所述监测系统；所述降雨装置与所述水箱连通；所述降雨装置和所述监测系统均与所述控制台电连接；所述控制台用于控制所述降雨装置模拟不同的降雨类型以及获取所述监测系统发送的土体内部参数。

可选的，所述渣土边坡模型的材料渣土包括建筑垃圾土、松散堆积土和碎石土。

可选的，所述试验箱包括底板和由三块侧板围成的一面开口的侧壁；所述侧壁的四个角均设置第一输送水管。

可选的，所述侧板为有机玻璃板，所述侧板上设置有角钢。

可选的，所述降雨装置包括降雨喷头和第二输送水管；所述降雨喷头通过所述第二输送水管与所述第一输送水管连通。

可选的，所述试验箱和所述降雨装置一体成型。

可选的，所述监测系统包括土压力传感器、孔隙水压力传感器、土含水量传感器、基质吸力传感器和土体位移传感器。

可选的，所述底板上开设有排水孔。

可选的，所述试验箱的尺寸为2m*1.5m*1.8m；所述排水孔的孔径大小为2mm～5mm。

可选的，所述有机玻璃板的厚度为10mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种模拟暴雨诱发渣土滑坡的试验装置。所述装置的试验箱的上方设置降雨装置；试验箱内部设置渣土边坡模型；渣土边坡模型的内部设置监测系统。本发明渣土边坡模型位于试验箱内，边坡坡角可灵活设置，通过降雨装置模拟人工降雨，从而实现了模拟暴雨诱发渣土滑坡的真实过程，并能对土体内部参数进行实时监测，本发明可以有效开展模拟暴雨诱发渣土滑坡试验，并对相关试验参数实时监测，为暴雨诱发渣土滑坡机理(暴雨诱发渣土滑坡演化过程、破坏形态、致灾机理)的研究提供了有利支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的模拟暴雨诱发渣土滑坡的试验装置的主视图；

图2为本发明实施例提供的模拟暴雨诱发渣土滑坡的试验装置的侧视图；

图3为本发明实施例提供的模拟暴雨诱发渣土滑坡的试验装置的俯视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1-图3，本实施例提供的模拟暴雨诱发渣土滑坡的试验装置，包括：试验箱1、降雨装置、监测系统4、控制台7和水箱9；所述试验箱1的上方设置所述降雨装置；所述试验箱1内部设置渣土边坡模型A；所述渣土边坡模型A的内部设置所述监测系统4；所述降雨装置与所述水箱9连通；所述水箱9用于为所述降雨装置供水；所述降雨装置和所述监测系统4均与所述控制台7电连接；所述控制台7用于控制所述降雨装置模拟不同的降雨类型以及获取所述监测系统4发送的土体内部参数。所述土体内部参数包括监测系统4监测试验过程中的土压力、孔隙水压力、土的含水量、基质吸力和土体位移变化。所述渣土边坡模型A的材料渣土包括建筑垃圾土、松散堆积土和碎石土。本实施例中渣土边坡模型A位于所述试验箱1内，边坡坡角可灵活设置，通过降雨装置模拟人工降雨，从而模拟暴雨诱发渣土滑坡试验过程。

所述试验箱1包括底板和由三块侧板围成的一面开口的侧壁；所述侧壁的四个角均设置第一输送水管。所述底板上开设有排水孔。所述侧板为有机玻璃板，所述侧板上设置有角钢。在实际应用中，所述试验箱1长宽高尺寸为2m*1.5m*1.8m，底板上开设的排水孔的孔径大小为2mm～5mm，排水孔可模拟雨水渗出，侧壁的三面固定，每一面均为由10mm厚的有机玻璃板和角钢支撑组成的侧板，一面开放，用于模拟滑坡后渣土体冲出，四角为直径50mm的第一输送水管，第一输送水管为钢管，可给降雨装置供水。

所述降雨装置包括降雨喷头2和第二输送水管3；所述降雨喷头2通过所述第二输送水管3与所述第一输送水管连通。在实际应用中，所述降雨喷头2为旋转下喷切割式喷头，可模拟不同的降雨类型(小雨、中雨、大雨、暴雨和特大暴雨条件)，降雨强度连续变化范围为10-250mm/h，降雨均匀度系数大于0.86，雨滴大小调控范围为1.8-5.0mm，降雨装置位于试验箱1上方，并一体化设计，即所述试验箱1和所述降雨装置一体成型。降雨装置的尺寸与试验箱1的尺寸相匹配，如图3所示，降雨装置的长为2000(单位为：mm)，降雨装置的宽为1500(单位为：mm)。

所述监测系统4包括土压力传感器、孔隙水压力传感器、土含水量传感器、基质吸力传感器和土体位移传感器，可监测模型试验过程中的土压力、孔隙水压力、土的含水量、基质吸力和土体位移变化。土压力监测范围以及孔隙水压力监测范围为0～25kPa，土的含水量监测范围为0～100％，基质吸力监测精度为0.1kPa，位移监测精度为1mm。

所述控制台7还能够控制降雨强度的设置和监测数据采集的存储。

本实施例中的模拟暴雨诱发渣土滑坡的试验装置，试验箱1主要用于放置渣土边坡模型A，边坡模型坡角可根据试验要求自由设计，试验箱1侧面由有机玻璃构成，可清楚观察试验过程中的边坡裂缝开展情况，试验箱1底设置有2mm～5mm排水孔，可模拟雨水渗出，同时可在试验箱1地板下收集雨水渗出量，用于相关分析。

作为一种可选的实施方式，所述模拟暴雨诱发渣土滑坡的试验装置还包括数据传输线5、降雨调节通讯线6、塑料进水管10和出水控制阀11。所述监测系统4通过数据传输线5与所述控制台7电连接，所述降雨装置通过所述降雨调节通讯线6与所述控制台7电连接，所述控制台7设置在水箱9上，所述水箱9上开设水箱进水口8，所述水箱出水口通过塑料进水管10与第一输送水管连通，从而通过第二输送水管3为降雨喷头2供水，所述塑料进水管10上设有出水控制阀11。

采用本实施例上述的模拟暴雨诱发渣土滑坡的试验装置进行试验时，一般包括如下步骤：

(1)渣土边坡模型A的设计与安装，安装过程中根据试验要求，将土压力、孔隙水压力、土的含水量、基质吸力和土体位移等传感器埋置于设计位置；

(2)在控制台7设置监测传感器的采集与存储，测试各传感器是否正常工作；

(3)在控制台7设置降雨参数，模拟不同降雨强度；

(4)打开水箱9出水控制阀，启动降雨喷头2，开始降雨；

(5)试验结束后，拆除渣土边坡模型A。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。