[发明专利]一种室内干湿循环条件下植被边坡监测模拟装置

说明书

本发明提出一种室内干湿循环条件下植被边坡监测模拟装置，包括用于容置植被边坡模型的模型槽；模型槽上方设有降雨系统及光照系统；所述模型槽侧面的至少一个槽壁为透明槽壁；所述透明槽壁处设有PIV测点；所述模型槽一端的槽口为出水口；出水口处设有土壤收集槽；植被边坡模型的主体为土壤；当进行边坡监测模拟时，降雨系统向植被边坡模块喷水以模拟降雨；所述PIV测点以拍摄装置记录透明槽壁一侧处的植被边坡模型变形过程，土壤收集槽收集模型槽流出的土壤用于测量边坡监测模拟过程的土壤流失量；本发明能解决室内植被边坡试验中，干旱、降雨循环的模拟问题；还能在模拟干、湿循环极端天气条件的同时，对植被边坡土体变形进行记录和分析。

技术领域

本发明涉及植被土壤研究技术领域，尤其是一种室内干湿循环条件下植被边坡监测模拟装置。

背景技术

全球气候变化，干旱和强降雨天气出现频率愈加频繁。极端天气诱发滑坡和泥石流等灾害。世界范围内大部分边坡失稳出现在浅层土体（2m深度范围内）。浅层堤坝破坏、失稳严重威胁着人民生命财产安全。因此，研究干旱、降雨条件下植被边坡变形和稳定性具有重要的科学和工程意义。

然而，进行现场试验研究干、湿循环下植被边坡稳定性的费用较高。加之，现场不确定因素太多，各个因素之间相互作用，使得问题的分析更加复杂。室内试验是岩土工程中研究问题的首要选择，其具有研究对象清晰、试验可控性较强、试验结果分析较明确等优点。目前，国内外学者开展了一系列现场和室内试验，集中地研究降雨条件下的边坡稳定性。部分试验，考虑到了降雨特性（如强度和持续时间等）对裸露边坡降雨入渗以及稳定性的影响。但是，对干、湿循环下植被边坡孔隙水压力分布、边坡稳定性认识相对不足。此外，干、湿循环条件下边坡土体变形特点也缺乏相应的研究。

根据试验研究需求，室内干湿循环下植被边坡监测模拟装置，应满足如下要求：

（1）试验装置必须拥有足够的稳定性，必须保证试验过程中的安全性；

（2）试验装置中的光照系统能够模拟不同的日光强度和时长；

（3）试验装置中的降雨系统能够模拟降雨的特性包括强度、类型以及持续时长；

（4）试验装置中模型槽有机玻璃板一侧的PIV 测点应布置合理，便于分析；

（5）模型槽应设置有土壤收集系统，便于分析降雨过程中植被对土壤侵蚀的影响。

（6）系统应该有合理的雨水回收系统，便于收集降雨过程中多余的雨水以及边坡渗流量。

发明内容

本发明提出一种室内干湿循环条件下植被边坡监测模拟装置，能解决室内植被边坡试验中，干旱、降雨循环的模拟问题；还能在模拟干、湿循环极端天气条件的同时，对植被边坡土体变形进行记录和分析。

本发明采用以下技术方案。

一种室内干湿循环条件下植被边坡监测模拟装置，所述模拟装置包括用于容置植被边坡模型的模型槽；所述模型槽上方设有可模拟不同降雨强度的降雨系统及可模拟不同光照强度的光照系统；所述模型槽侧面的至少一个槽壁为透明槽壁（14）；所述透明槽壁处设有PIV（Particle Image Velocimetry）测点（20）；所述模型槽一端的槽口为出水口；所述出水口处设有土壤收集槽（15）；所述植被边坡模型的主体为土壤；当进行边坡监测模拟时，所述降雨系统向植被边坡模块喷水以模拟降雨；所述PIV测点以拍摄装置记录透明槽壁一侧处的植被边坡模型变形过程，所述土壤收集槽收集模型槽流出的土壤用于测量边坡监测模拟过程的土壤流失量。

所述植被边坡模型与模型槽槽壁之间设有间隔；所述模型槽向出水口一端倾斜。

所述模型槽与光照系统相邻；所述光照系统包括固定有电路控制系统和灯具（10）的衍架（9）；所述衍架以滑轮（16）置于第一轨道（17）上移动；所述灯具位于模型槽上方。