[发明专利]一种模拟土质边坡滑塌过程的模型试验系统

权利要求书

1.一种模拟土质边坡滑塌过程的模型试验系统，其特征在于，包括模型箱、滑床结构、滑带结构、滑体结构、崩塌模拟结构、降雨系统、控制系统和监测系统；

所述滑带结构包括上滑面、下滑面、夹层材料和电阻丝；

所述滑体结构包括多个滑体土条，所述滑体土条之间设置有湿敏性材料；

所述崩塌模拟结构包括滑床结构上部的稳定结构和滑体结构上部的崩塌结构，所述稳定结构使用分层填筑，所述崩塌结构包括多个崩塌土条，所述崩塌土条之间设置有预留气囊；

所述控制系统用于通过控制所述滑带结构的电阻丝的电阻值来实现滑坡启动方式的控制，通过控制所述崩塌模拟结构的预留气囊的充放气来实现崩塌启动方式的控制，通过控制所述降雨系统的降雨控制阀来实现对降雨强度和降雨量的控制；

所述监测系统包括颗粒图像监测系统和三维激光扫描系统，所述颗粒图像监测系统用于定时获取图像序列数据，对所述图像序列数据进行对比分析，获得降雨入渗的浸润线变化过程，以及获得土体在滑坡过程之中的位移场变化规律和速度场变化规律，所述三维激光扫描系统用于获取滑坡崩塌过程之中的三维点云数据，所述监测系统用于将所述颗粒图像监测系统获得的边坡断面位移场和所述三维激光扫描系统获得的边坡平面位移场拟合形成土体的三维位移场。

2.根据权利要求1所述的模拟土质边坡滑塌过程的模型试验系统，其特征在于，所述降雨系统包括支架、降雨喷头、供水管路、排水管路、降雨控制阀，所述支架和模型箱上部框架连接，用于固定所述降雨喷头，所述降雨喷头呈矩阵式布置于所述支架上，各个喷头通过串联方式连接至所述供水管路，所述供水管路通过控制阀与所述控制系统连接，所述排水管路布置于坡脚平台处，用于排出坡表径流的水。

3.根据权利要求1所述的模拟土质边坡滑塌过程的模型试验系统，其特征在于，所述稳定结构的分层层厚为20cm，所述崩塌土条的宽度为10cm，所述预留气囊在相邻的崩塌土条填筑时设置，所述预留气囊沿高度方向每10cm设置1条，所述预留气囊的充气口通过塑料导管连接至充气分流阀，所述充气分流阀连接至所述控制系统。

4.根据权利要求1所述的模拟土质边坡滑塌过程的模型试验系统，其特征在于，所述滑体土条使用竖向条状成型进行夯实，所述滑体土条的宽度为20cm，所述湿敏材料在相邻的滑体土条填筑时同步填筑，所述湿敏材料的宽度为1cm。

5.根据权利要求1所述的模拟土质边坡滑塌过程的模型试验系统，其特征在于，所述上滑面和所述下滑面的构成材料包括聚四氟乙烯薄膜，所述夹层材料包括分段的固体石蜡块，所述固体石蜡块的厚度为2cm，所述控制系统通过控制所述电阻丝的温度，实现对石蜡块融化程度的控制，通过石蜡块固-液两相的动态调整，实现对所述上滑面和所述下滑面之间摩擦系数的调节，实现对滑坡的分段滑动控制，所述电阻丝通过所述模型箱后面预留的小孔伸出，进行编号，连接至中继器，接入所述控制系统。

6.根据权利要求1所述的模拟土质边坡滑塌过程的模型试验系统，其特征在于，所述滑床结构包括滑床模拟材料和坡脚平台上覆材料，所述滑床模拟材料由滑坡体的滑床材料分层夯击形成，所述滑床模拟材料的厚度为20cm，每层超出滑床圆弧形断面形状5cm，当所述滑床材料整体成型时，将超出的5cm滑床模拟材料一次性去除，以保证滑面的圆弧质量；

所述坡脚平台上覆材料包括聚四氟乙烯薄膜，所述坡脚平台上覆材料的宽度与所述模型箱的宽度相同，所述坡脚平台上覆材料的长度比所述坡脚平台的长度大5cm，当滑床材料填至坡脚平台时，铺筑坡脚平台上覆材料，端头固定于下部滑床材料之中，当滑坡圆弧形断面修整完成之后，所述坡脚平台上覆材料中的5cm长度反压于坡脚内。

7.根据权利要求1所述的模拟土质边坡滑塌过程的模型试验系统，其特征在于，所述模型箱的底面、左面、右面均使用8mm的钢板，所述模型箱的前面和后面使用10mm厚的钢化玻璃，在所述模型箱的后面钢化玻璃上沿滑面设置直径为1cm的小孔。