[发明专利]一种适用于露天矿边坡现场试验的人工模拟降雨系统及方法

权利要求书

1.一种适用于露天矿边坡现场试验的人工模拟降雨系统，其特征在于：包括自循环供水系统、降雨控制系统和数据采集系统，降雨控制系统设置在露天矿边坡上，自循环供水系统与降雨控制系统连接，数据采集系统的测量端设置在露天矿边坡的土层内。

2.根据权利要求1所述适用于露天矿边坡现场试验的人工模拟降雨系统，其特征在于：自循环供水系统包括水泵(6)、输水管I(3)、集水槽(1)和蓄水池(5)，集水槽(1)的顶端设置在设置露天矿边坡坡底，集水槽(1)的底端与蓄水池(5)连通，输水管I(3)的底端延伸设置在蓄水池(5)底部，输水管I(3)的顶端与水泵(6)连接，水泵(6)与降雨控制系统连接。

3.根据权利要求2所述适用于露天矿边坡现场试验的人工模拟降雨系统，其特征在于：集水槽(1)上设置有1个以上的过滤网(2)，输水管I(3)上设置有1个以上过滤器(4)。

4.根据权利要求2所述适用于露天矿边坡现场试验的人工模拟降雨系统，其特征在于：过滤网(2)的底部通过支撑杆固定在集水槽(1)的底部，过滤网(2)的边缘与集水槽(1)固定连接，过滤网(2)高于集水槽(1)的槽内深度。

5.根据权利要求2所述适用于露天矿边坡现场试验的人工模拟降雨系统，其特征在于：降雨控制系统包括液压支撑刻度立杆组(12)、横梁网格(11)、调压阀(8)、压力表(7)、流量计(9)和喷头(10)，液压支撑刻度立杆组(12)的底端固定在露天矿边坡上，横梁网格(11)固定设置在液压支撑刻度立杆组(12)的顶端，横梁网格(11)上均匀设置有若干个喷头(10)，水泵(6)的出水端通过输水管II(16)与喷头(10)连通，调压阀(8)设置在输水管II(16)上且位于水泵(6)的出水端，压力表(7)设置在调压阀(8)上，流量计(9)设置在输水管II(16)上。

6.根据权利要求5所述适用于露天矿边坡现场试验的人工模拟降雨系统，其特征在于：液压支撑刻度立杆组(12)包括液压支撑刻度立杆I、液压支撑刻度立杆II、液压支撑刻度立杆III和液压支撑刻度立杆IV，液压支撑刻度立杆I和液压支撑刻度立杆II均设置在露天矿边坡的坡顶，液压支撑刻度立杆III和液压支撑刻度立杆IV均设置在露天矿边坡的坡底，液压支撑刻度立杆I、液压支撑刻度立杆II、液压支撑刻度立杆III和液压支撑刻度立杆IV的顶端分别与横梁网格(11)的四角连接。

7.根据权利要求5所述适用于露天矿边坡现场试验的人工模拟降雨系统，其特征在于：横梁网格(11)上均匀设置有若干个喷头固定孔，喷头(10)固定设置在喷头固定孔内。

8.根据权利要求5或7所述适用于露天矿边坡现场试验的人工模拟降雨系统，其特征在于：相邻喷头(10)的间距为20cm～40cm，输水管II(16)内径为5～10cm。

9.根据权利要求1所述适用于露天矿边坡现场试验的人工模拟降雨系统，其特征在于：数据采集系统包括若干组土压力测量件、测斜管(14)和数据采集仪(15)，测斜管(14)等间距均匀布置在露天矿边坡土体内，沿露天矿边坡倾向方向，土压力测量件等间距均匀布置在露天矿边坡土体内，每组土压力测量件包括若干个土压力盒(13)，沿露天矿边坡的土体深度，每组土压力测量件的土压力盒(13)分层布置，相同层的土压力盒(13)布置深度相同且不同层的土压力盒(13)布置深度不同，土压力盒(13)、测斜管(14)均与数据采集仪(15)连接。

10.一种适用于露天矿边坡现场试验的人工模拟降雨方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

(1)通过调节降雨控制系统中液压支撑刻度立杆组的高度，使其达到预设降雨强度；

(2)自循环供水系统的水经水泵输送至输水管II中，打开降雨控制系统的调压阀，通过压力表和流量计控制输水管II内水的压力和流速至预设值，输水管II的水经喷头喷射流下形成预设降雨量的人工模拟降雨；

(3)通过数据采集系统的土压力盒实时监测现场边坡降雨试验的露天矿边坡土压力变化，通过测斜管实时监测现场边坡降雨试验的露天矿边坡不同深度位移变化，通过数据采集仪对实时土压力和实时位移变化进行储存和分析。