本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)室災(zāi)害模擬，特別是指一種室內(nèi)滑坡模型試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

滑坡災(zāi)害是露天邊坡最常見的地質(zhì)災(zāi)害，長時期以來，滑坡地質(zhì)災(zāi)害剝奪了大量人員的生命，摧毀了房屋、道路、橋梁等重要基礎(chǔ)設(shè)施，給人類造成巨大損失，嚴(yán)重威脅了社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展。

滑坡災(zāi)害的發(fā)生區(qū)域不僅僅局限于具有山區(qū)地形的山體滑坡，還包括排土場、建筑廢棄物堆填場、渣土場等場所。同時，露天滑坡災(zāi)害的發(fā)生尤其容易受到降雨、地震、凍融、爆破、開挖、堆載等自然因素或人為因素的影響。

眾多滑坡事件表明，滑坡缺陷，如軟弱面或斷層等不良地質(zhì)結(jié)構(gòu)的存在，是滑坡發(fā)生的關(guān)鍵，因此對含軟弱面滑坡的室內(nèi)模型研究顯得尤為重要。當(dāng)受到外界不利條件影響時，滑坡體地質(zhì)缺陷部位物理力學(xué)參數(shù)最先容易受到影響，如巖土體粘聚力降低等。隨著不利條件的持續(xù)和時間的發(fā)展，將會沿著缺陷部位形成滑坡破壞帶，導(dǎo)致滑坡滑動面逐漸形成、擴(kuò)大，最終造成滑坡災(zāi)害的發(fā)生。

因此，在室內(nèi)對含有地質(zhì)缺陷結(jié)構(gòu)的滑坡進(jìn)行試驗(yàn)研究時，如何對缺陷部位進(jìn)行模擬成為解決問題的關(guān)鍵所在。但是傳統(tǒng)模擬材料難以有效模擬滑坡發(fā)展、發(fā)生全過程結(jié)構(gòu)缺陷材料性質(zhì)的變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種室內(nèi)滑坡模型試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)模擬裝置難以有效模擬滑坡發(fā)展、發(fā)生全過程的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種室內(nèi)滑坡模型試驗(yàn)裝置，包括滑坡模型和試驗(yàn)過程記錄存儲分析設(shè)備，還包括智能溫度控制箱，滑坡模型置于智能溫度控制箱內(nèi)；所述滑坡模型包括滑床、滑體和地質(zhì)缺陷結(jié)構(gòu)，地質(zhì)缺陷結(jié)構(gòu)由熱敏材料制作而成。

所述智能溫度控制箱包括箱體，箱體上設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器將所感應(yīng)到的溫度變化實(shí)時發(fā)送至溫度處理器，溫度處理器將溫度物理量模擬信號變化為數(shù)字電信號，之后通過無線發(fā)射器將所得到的溫度數(shù)字電信號以無線傳輸方式發(fā)送出去，無線接收器接收到無線發(fā)射器所發(fā)送的無線信息，經(jīng)過信號處理器對所接受信息處理后，在液晶顯示器上將溫度測點(diǎn)所測得的溫度顯示出來。

所述智能溫度控制箱的四個側(cè)面和上下底面中心處各有一個溫度傳感器，每個溫度傳感器配合有溫度處理器和無線發(fā)射器。

所述智能溫度控制箱包括溫度控制器、加熱裝置開關(guān)和加熱裝置，智能溫度控制箱的溫度信號反饋到溫度控制器，溫度控制器控制加熱裝置開關(guān)的開合，加熱裝置開關(guān)控制加熱裝置。

所述智能溫度控制箱的需要后續(xù)測量的一側(cè)采用鋼化玻璃制作。

所述試驗(yàn)過程記錄存儲分析設(shè)備包括攝像機(jī)和計算機(jī)，用攝像機(jī)對試驗(yàn)過程進(jìn)行記錄，并將結(jié)果傳輸至計算機(jī)進(jìn)行存儲、分析；攝像機(jī)包括鏡頭和處理器。

一種室內(nèi)滑坡模型試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

步驟一、制作滑坡模型，將熱敏材料的地質(zhì)缺陷結(jié)構(gòu)布設(shè)于滑體內(nèi)，再將滑坡模型置于智能溫度控制箱內(nèi)；

步驟二、設(shè)定智能溫度控制箱溫度值，溫度控制器閉合加熱裝置開關(guān)，加熱裝置對智能溫度控制箱加熱，智能溫度控制箱溫度反饋到溫度控制器，持續(xù)對智能溫度控制箱溫度進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)；

步驟三、用攝像機(jī)對試驗(yàn)過程進(jìn)行記錄，并將結(jié)果傳輸至計算機(jī)進(jìn)行存儲、分析。

本發(fā)明打破了傳統(tǒng)模擬材料的束縛，采用熱敏材料模擬滑坡缺陷結(jié)構(gòu)，利用熱敏材料本身物理力學(xué)性質(zhì)隨著其自身所處環(huán)境溫度的變化而發(fā)生變化的特性，提出了基于熱敏材料開展滑坡室內(nèi)物理模型試驗(yàn)的新型設(shè)計方法。采用本發(fā)明的設(shè)備及方法便于獲得含地質(zhì)缺陷類型滑坡的災(zāi)害孕育、發(fā)展、發(fā)生等一系列過程資料，對研究含缺陷滑坡體成災(zāi)過程具有積極作用。

該滑坡模擬裝置具有溫度可視、可調(diào)、可控功能，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)過程記錄的自動化，還實(shí)現(xiàn)了滑坡全過程的無人化不間斷記錄，便于試驗(yàn)結(jié)束后對試驗(yàn)過程和后續(xù)結(jié)果的處理與分析，大大提高了滑坡試驗(yàn)過程的科學(xué)性、可靠性和自動化程度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為智能溫度控制箱圖。

圖2為圖1中A處視圖。

圖3為智能溫度控制箱溫度信息傳輸示意圖。

圖4為智能溫度控制箱工作過程框圖。

圖5為智能溫度控制箱溫度調(diào)節(jié)過程曲線圖。

圖6為滑坡模型圖。

圖7為試驗(yàn)過程記錄存儲分析設(shè)備圖。

其中：1.右側(cè)面，2.無線接收器，3.信號處理器，4.液晶顯示器，5.計算機(jī)，6.攝像機(jī)，7.智能溫度控制箱，111.溫度傳感器，112.溫度處理器，113.無線發(fā)射器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提出一種室內(nèi)滑坡模型試驗(yàn)裝置，包括滑坡模型、試驗(yàn)過程記錄存儲分析設(shè)備和智能溫度控制箱7，滑坡模型置于智能溫度控制箱7內(nèi)；所述滑坡模型包括滑床、滑體和地質(zhì)缺陷結(jié)構(gòu)，地質(zhì)缺陷結(jié)構(gòu)由熱敏材料制作而成。

如圖1~3所示，所述智能溫度控制箱7包括箱體，箱體上設(shè)有溫度傳感器111，溫度傳感器111將所感應(yīng)到的溫度變化實(shí)時發(fā)送至溫度處理器112，溫度處理器112將溫度物理量模擬信號變化為數(shù)字電信號，之后通過無線發(fā)射器113將所得到的溫度數(shù)字電信號以無線傳輸方式發(fā)送出去，無線接收器2接收到無線發(fā)射器113所發(fā)送的無線信息，經(jīng)過信號處理器3對所接受信息處理后，在液晶顯示器4上將溫度測點(diǎn)所測得的溫度顯示出來。

所述智能溫度控制箱7的四個側(cè)面和上下底面中心處各有一個溫度傳感器111，每個溫度傳感器111配合有溫度處理器112和無線發(fā)射器113；以右側(cè)面1為例，溫度傳感器111設(shè)在右側(cè)面1的中心點(diǎn)W處。

所述智能溫度控制箱7包括溫度控制器、加熱裝置開關(guān)和加熱裝置，智能溫度控制箱7的溫度信號反饋到溫度控制器，溫度控制器控制加熱裝置開關(guān)的開合，加熱裝置開關(guān)控制加熱裝置。

所述智能溫度控制箱7的需要后續(xù)測量的一側(cè)采用鋼化玻璃制作以保證其可視化。

如圖7所示，所述試驗(yàn)過程記錄存儲分析設(shè)備包括攝像機(jī)6和計算機(jī)5，用攝像機(jī)6對試驗(yàn)過程進(jìn)行記錄，并將結(jié)果傳輸至計算機(jī)5進(jìn)行存儲、分析；攝像機(jī)6包括鏡頭和處理器。

智能溫度控制系統(tǒng)主要性能參數(shù)：

1.智能溫度控制箱可調(diào)溫度范圍：0~200℃；

2.智能溫度控制箱尺寸：長×寬×高=4m×3m×2m；

3.溫度傳感器數(shù)據(jù)采集頻率：≥0.1Hz；

4.系統(tǒng)供電電壓：0~220V；

5.無線模塊信號傳輸距離：≥10m；

6.攝像機(jī)連續(xù)工作時間：≥24h；

7.給出攝像機(jī)所監(jiān)測區(qū)域滑坡模型的變化情況，并實(shí)現(xiàn)自動存儲功能。

智能溫度控制箱7的工作過程框圖如圖4所示，根據(jù)試驗(yàn)需求，給定智能溫度控制箱7的溫度設(shè)定值，溫度控制器輸出控制加熱裝置開關(guān)工作狀態(tài)，這也決定了加熱裝置工作與否，從而起到溫度控制調(diào)節(jié)的目的，在液晶顯示器上顯示出所有溫度測試點(diǎn)的平均值，溫度控制箱的實(shí)際溫度大小又反回來與溫度設(shè)定值共同作為溫度控制器的輸入，二值進(jìn)行比較即可實(shí)現(xiàn)對溫度的智能動態(tài)調(diào)節(jié)。

所測得的動態(tài)溫度曲線如圖5所示，溫度調(diào)節(jié)過程為：首先對溫度控制箱設(shè)定溫度值為T_S，由于加熱裝置的作用，溫度控制箱溫度會由初始溫度T_R開始上升，至t₁時刻箱內(nèi)溫度第一次到達(dá)設(shè)定溫度T_S，至t₂時刻箱內(nèi)溫度達(dá)到極大值也是最大值T_P，然后再由T_P逐漸下降，整個過程是一個動態(tài)調(diào)整的過程，與溫度設(shè)定值相比較而言，溫度超調(diào)量逐漸下降，直至溫度控制箱溫度幾乎與設(shè)定溫度T_S一致。

整個滑坡模型放置于智能溫度控制箱7中，如圖6所示，滑坡模型前端高度為H₁，模型后端高度為H₂，模型低端長度為L₁，滑坡模型頂端長度為L₂，模型坡角為q，地質(zhì)缺陷結(jié)構(gòu)由熱敏材料制作而成，用以模擬滑坡隱含斷層或軟弱夾層。

一種室內(nèi)滑坡模型試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

步驟一、制作滑坡模型，將熱敏材料的地質(zhì)缺陷結(jié)構(gòu)布設(shè)于滑體內(nèi)，再將滑坡模型置于智能溫度控制箱7內(nèi)；

步驟二、設(shè)定智能溫度控制箱7溫度值，溫度控制器閉合加熱裝置開關(guān)，加熱裝置對智能溫度控制箱7加熱，智能溫度控制箱7溫度反饋到溫度控制器，持續(xù)對智能溫度控制箱7溫度進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)；

步驟三、用攝像機(jī)對試驗(yàn)過程進(jìn)行記錄，并將結(jié)果傳輸至計算機(jī)進(jìn)行存儲、分析。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。