[发明专利]一种模拟间歇型强降雨条件下黄土滑坡监测装置及方法

说明书

一种模拟间歇型强降雨条件下黄土滑坡监测装置及方法，由黄土斜坡体物理模型、间歇型强降雨控制系统和“光—电”结合监测系统组成；其中，黄土斜坡物理模型，选取滑坡现场原型材料‑第四系黄土作为试验土料，采用分层填筑整体削坡法制作室内试验的黄土斜坡物理模型；本发明主要在于将多钻孔应用直流电法、分布式应变感测光缆和碳纤维内加热温度感测光缆多种监测手段获取间歇型强降雨条件下黄土滑坡变形破坏全过程的电阻率值、应变值和水分运移情况监测数据进行融合展示，建立黄土滑坡破坏发育不同阶段的变形特征与多物理场参数之间的关系，探索和揭示滑坡变形破坏过程中多场多参量的二维和三维响应规律。

技术领域

本发明属于地质灾害监测领域，尤其是涉及一种模拟间歇型强降雨条件下黄土滑坡监测装置及方法。

背景技术

我国是世界上地质灾害最为频发的国家之一，尤其以西部黄土地区最为突出。我国黄土和黄土状土分布面积约为6.3×105km²，占国土总面积6.6％左右。黄土是一种较松散的、具粒状大孔隙结构的欠压密土，在干燥状态下具有较好的力学强度，一但遇水其力学性质便会急剧下降。这种特殊的工程力学特性是黄土地区边坡破坏灾害频发的主要原因，在黄土滑坡的诸多影响因素中，降雨是最主要的诱发因素，近年来，降雨入渗下黄土边坡破坏灾害不断发生，开展降雨型滑坡机理研究具重大现实意义。

近年来，越来越多的科研工作者将光纤和电法技术应用于滑坡灾害的理论研究和现场实践中，光纤感测技术凭借其分布式、感测距离长、无源、耐久性好、抗干扰性强等优点，已成为分布式监测的首选技术，但该方法目前还属于初步探索阶段，缺乏大量基础性研究。因而，使用光纤、电法结合的监测技术手段开展间歇型降雨条件下黄土滑坡灾害演化监测实验研究十分必要。

发明内容

本发明旨在提出一种模拟间歇型强降雨条件下黄土滑坡监测装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题，为黄土滑坡灾害研究提供基础性实验数据。

一种模拟间歇型强降雨条件下黄土滑坡监测装置及方法，由黄土斜坡物理模型、间歇型强降雨控制系统、“光—电”结合监测系统组成；

其中，黄土斜坡物理模型，以陕西泾阳黄土滑坡为研究对象，选取滑坡现场原型材料-第四系黄土作为试验土料，取回土样经处理加工后，采用分层填筑整体削坡法制作室内试验的黄土斜坡物理模型；黄土斜坡物理模型后缘高度0.75m，前缘高度0.15m，上方长度0.35m，下方长度1.38m，垂直纸面宽度0.6m，坡度为40°。

间歇型强降雨控制系统，由供水主管、供水支管、阀门、过滤器、流量表、蝴蝶型灌溉式喷头和起支撑作用的金属框架，其中供水主管、供水支管和蝴蝶型灌溉式喷头之间采用二通管和三通管固定连接，供水主管、供水支管二通管和三通管均采用PPR承压管，两根外径32mm的供水主管沿长度方向布置，相距1.2m，其间每隔30cm设置一根外径20mm的供水支管，每根供水支管在20(10)cm、60cm、100(110)cm处各安装一个蝴蝶型灌溉式喷头，个蝴蝶型灌溉式喷头梅花布置在供水支管上，整个间歇型强降雨控制系统共21个蝴蝶型灌溉式喷头一起工作保证降雨均匀。间歇型强降雨控制系统水源取自室内自来水，自来水水源由外径32mm的供水主管，依次经过阀门、过滤器和流量表抵达外径20mm的各供水支管，最终到达蝴蝶型灌溉式喷头，实现模拟降雨过程；间歇型强降雨控制系统的特征在于通过阀门可手动调节控制降雨强度的大小和降雨历时并通过流量表监测水流强度和大小，实现降雨过程的模拟与在现。金属框架采用轻质高强度铝合金材质，供水主管、供水支管和蝴蝶型灌溉式喷头固定在金属框架上，间歇型强降雨控制系统通过金属框架架设在黄土斜坡物理模型正上方，高于黄土斜坡物理模型2m；