[发明专利]一种以降雨引起的滑坡地质灾害为诱因的输电塔失稳实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种以降雨引起的滑坡地质灾害为诱因的输电塔失稳实验装置，其特征在于，包括模型箱，所述模型箱内设置边坡岩土体模型、输电塔及其基础模型、多角度降雨装置和监测系统，所述输电塔及其基础模型包括输电塔上部结构5、输电塔桩基础6、移动配重8、固定配重9，所述输电塔桩基础6设置边坡岩土体模型顶部。

2.根据权利要求1所述的以降雨引起的滑坡地质灾害为诱因的输电塔失稳实验装置，其特征在于，所述模型箱是一个采用有机玻璃制作的透明且上方敞口的长方形箱体，一侧箱体1底部设有排水孔26，排水孔26与设有截止阀的水管连接。

3.根据权利要求1所述的以降雨引起的滑坡地质灾害为诱因的输电塔失稳实验装置，其特征在于，边坡岩土体模型包括滑移带2、滑坡体3和滑坡床4；所述滑移带2包括了滑坡上部裂隙段27、下部裂隙段28及两者之间的阻滑段29。

4.根据权利要求1所述的以降雨引起的滑坡地质灾害为诱因的输电塔失稳实验装置，其特征在于，所述输电塔及其基础模型还包括基岩7、悬挂绳30，所述移动配重8上部设有圆孔，悬挂绳30通过圆孔将移动配重8悬挂在固定配重9上。

5.根据权利要求1所述的以降雨引起的滑坡地质灾害为诱因的输电塔失稳实验装置，其特征在于，所述多角度降雨装置包括大容量水箱10、供水管道11、抽水泵12、加压装置13、电子流量控制装置14、管道阀门15、分布式可旋转降雨喷头18、雨量传感器17、集水槽18、支撑杆31；多角度降雨装置通过支撑杆31悬挂在模型箱上，抽水泵12通过供水管道11与大容量水箱10连接，抽水泵12出口设置加压装置13和电子流量控制装置14，电子流量控制装置14与分布式可旋转降雨喷头16之间设有管道阀门15，集水槽18通过玻璃胶与模型箱1连接，雨量传感器17埋置于滑坡体3中。

6.根据权利要求1所述的以降雨引起的滑坡地质灾害为诱因的输电塔失稳实验装置，其特征在于，所述监测系统包括边坡监测系统和输电塔基础监测系统，边坡监测系统包括土孔隙水压力传感器19、土壤含水量传感器20、测斜仪21、位移计22；土孔隙水压力传感器19埋置于滑坡床4中，土壤含水量传感器20、测斜仪21、位移计22埋置于滑坡体3中；输电塔基础监测系统包括基础位移传感器23、倾角传感器24，基础位移传感器23、倾角传感器24固定在输电塔桩基础6上。

7.根据权利要求1所述的以降雨引起的滑坡地质灾害为诱因的输电塔失稳实验装置，其特征在于，还包括多个高分辨率摄像机25，且每个高分辨率摄像机25通过三角支架固定放置在模型箱外。

8.根据权利要求3所述的以降雨引起的滑坡地质灾害为诱因的输电塔失稳实验装置，其特征在于，所述滑移带2为圆弧状或直线状，厚度设定为所述边坡模型高度的1/5-1/10。

9. 根据权利要求3所述的以降雨引起的滑坡地质灾害为诱因的输电塔失稳实验装置，其特征在于，所述滑移带2采用双层彩色塑料布并辅助约1 cm的沙而成；滑坡体3采用自然状态下地表浅层干土堆填而成；滑坡床4采用砖石砌筑。

10.一种以降雨引起的滑坡地质灾害为诱因的输电塔失稳实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）根据相似比理论，制作输电塔及其基础模型；

根据输电塔及其基础模型的尺寸及其影响范围的尺寸，设计实验所需模型箱1的尺寸；

在模型箱中根据滑移带2、滑坡体3和滑坡床4的性质用实验所需岩土体材料堆筑边坡岩土体模型；

（4）在模型箱1中设置多角度降雨装置及监测系统；安装完成后，将边坡岩土体和输电塔结构耦合模型进行自然固结三天，连接各传感器至相应读数仪器，实时记录传感器实验数据；在模型箱外侧布置高分辨率摄像机25；

（5）试验开始时将大容量水箱加满水，确保实验过程中水箱水量充足，在通过加压装置13控制降雨喷头喷洒形式，水泵12和电子流量控制装置14根据所需模拟实际工程的降雨强度大小设置相应参数；

（6）控制降雨时间，直至滑坡产生，观察边坡和输电塔基础变形，然后继续模拟降雨，直到输电塔基础失效，关闭水管阀门15；

（7）通过三台摄像机25对边坡土体位移变化和输电塔结构形态变化进行全过程追踪观测，实时记录传感器数据，并进行数据处理分析。