[发明专利]一种地面变形气囊模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地面变形模拟的方法，具体是一种地面变形气囊模拟方法。

背景技术

近年来由地面变形引起的地质灾害如地面沉降、地裂缝、地面塌陷等日益严重。据不完全统计，20世纪90年代初，天津、上海、江苏、北京、浙江、河北等16省(区、市)地面沉降面积约为4.87万Km2，到2003年约为9.4万Km2，截至2011年12月，中国已有50余个城市出现地面沉降。地面沉降区往往伴生地裂缝，所以在地面沉降严重的地区其地裂缝也会相对比较严重。全国有12个省、市、区的200多个县市存在较大的地裂缝。据统计，全国岩溶塌陷总数达2841处，塌陷坑33192个，塌陷面积约332平方公里，造成年经济损失达1.2亿元以上；采空塌陷182处以上，塌坑超过1592个，塌陷面积大于1150平方公里，年经济损失达3．17亿元。地面变形灾害已严重影响人们的生产和生活，威胁了当地人民生命财产安全，制约城市的可持续发展。对地面变形的发生和发展过程进行有效监测是防治地面变形危害必不可少的工作之一，在整个防治工作中有着极其重要的地位。

在选择有效的地面变形监测方法时，模拟验证各方法的可行性是其真正推广应用的必经阶段。针对地面变形的模拟试验目前存在的可控性和可重复性差等问题，提出一种有效的模拟方式，成为解决现今技术问题的当务之急。

发明内容

发明目的：为了克服现有地面变形的模拟试验目前存在的可控性和可重复性差等问题中存在的不足，本发明提供一种地面变形模拟的方法，

技术方案：为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种地面变形气囊模拟方法：步骤1）铺设垫层：在人工开挖槽底部，铺设回填土料垫层，并整平垫层表面；所述回填土料的成分为砂、高岭土和水；

步骤2）安置气囊：在铺设好的垫层上放置若干饱和气囊，在气囊周围填铺沙土料，直到气囊仅露出顶部；每个气囊分别安装气压控制装置；其中气囊为可人工充放气的橡胶气囊；气压控制装置为充气导管和空气开关。

步骤3）安装变形观测装置：分别在每个气囊顶端放置沉降标，并用环氧树脂将沉降标底部与气囊表面黏贴；其中沉降标底部为有机玻璃，底部中央有一空心铝管，管中嵌套一根钢条。

步骤4）土层填埋与监测装置铺设：在气囊的周围空隙与上部采用土料进行分层回填；填埋过程中在各土层铺设土体变形监测装置；土体变形监测装置为感测光缆和沉降标；铺设所述感测光缆过程中，先施预应力，并将两端固定保持预应力。

步骤5）土体变形测试：分层回填结固后，进行土体变形测试。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1）采用气囊法进行地面变形模拟，可以有效控制地面变形特点，充分验证地面变形监测技术的可行性；

2）人工控制气囊的内部气压，为地面变形的模拟提供一种简单可行的方法；

3）气囊模拟方法重复操作性强，可通过多次测量验证得到更为精确、有效的监测数据。

附图说明

附图1为地面变形气囊模拟试验剖面示意图；

附图2为地面变形气囊模拟试验俯视图；

附图3为沉降标示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1所示，该方法包括如下步骤：

1）铺设垫层：在人工开挖槽1底部，铺设回填土料垫层，并整平垫层表面；其中，回填土料的成分为砂、高岭土和水；

2）安置气囊：在铺设好的垫层上放置若干饱和气囊，在气囊周围填铺沙土料，直到气囊仅露出顶部；每个气囊分别安装气压控制装置并对气囊进行编录，方便测试中的数据分析；气囊3为可人工充放气的橡胶气囊；所述气压控制装置为充气导管和空气开关；如附图2所示，气囊数量应以填满人工槽为标准；

3）安装变形观测装置：分别在每个气囊顶端放置沉降标4，并用环氧树脂将沉降标4底部与气囊3表面黏贴；如附图3所示，沉降标底部为有机玻璃，底部中央有一空心铝管，管中嵌套一根钢条；