本實用新型專利技術涉及一種基于透明土的降雨滑坡可視化模擬裝置，包括模型箱，所述模型箱內部設置有透明土模型，所述透明土模型的側壁設置有斜坡；所述透明土模型的周圍設置有激光發射器和圖像采集系統，所述透明土模型的上方設置有人工降雨機構。本實用新型專利技術通過在透明土模型的上方設置人工降雨機構，對透明土模型進行人工降雨，從而模擬人工降雨導致邊坡滑坡的過程，利用圖像采集系統觀測雨水滲流路徑以及土體內部變形情況，實現降雨滑坡可視化觀測研究。究。究。
【技術實現步驟摘要】
基于透明土的降雨滑坡可視化模擬裝置
[0001]本技術屬于巖土工程
，尤其是一種基于透明土試驗技術的降雨滑坡可視化模擬裝置。
技術介紹
[0002]滑坡是一種極為頻發的自然災害，目前已發生過眾多規模巨大、機制復雜、危害嚴重的滑坡災害。而降雨是滑坡災害主要誘發因素之一，所以研究降雨入滲過程有助于深入理解斜坡災變的機制。
[0003]室內物理模擬是滑坡機制研究的重要方法之一，然而，滑坡體內部結構的復雜性和不可視性，無法直接觀測流體滲流狀況，為降雨入滲規律研究或穩定性評價帶來了困難，一定程度上導致了降雨滑坡機理認識存在分歧，進一步影響滑坡預測與穩定性評價的深入發展。
[0004]因此，尋找一種與天然土體工程性質相似的透明材料替代傳統土工模型材料，使土體內部變形及滲流實現可視化觀測對滑坡致災本質認識具有重要意義。透明土試驗技術發展和觀測系統的開發為滑坡災害可視化研究奠定了基礎。利用透明土并采用現代光學觀測技術和圖像捕捉與處理技術有望實現對滑坡體的變形和地下水滲流等問題的可視化觀測與研究，對深入研究水作用下滑坡體內部變形規律和致災機制具有重要的促進作用。
[0005]CN201811313074公開了一種模擬海底滑坡的透明土變形可視化系統，該系統不能用于研究降雨導致邊坡滑坡的過程。
[0006]CN201911073830公開了一種基于透明土旋轉水槽的海底滑坡演化過程模擬系統及實驗方法，針對水下的海底地層進行模擬研究，不適用于陸地邊坡，更不能模擬降雨導致邊坡滑坡的過程。
[0007]CN202110371146公開了一種基于透明膠結土的邊坡加載與觀測試驗方法及裝置，該裝置也不能模擬降雨導致邊坡滑坡的過程，且模型結構簡單，不能模擬復雜地層。
技術實現思路
[0008]本技術所要解決的技術問題是提供一種基于透明土的降雨滑坡可視化模擬裝置，以解決上述問題。
[0009]為解決上述問題，本技術采用的技術方案為：基于透明土的降雨滑坡可視化模擬裝置，包括模型箱，所述模型箱內部設置有透明土模型，所述透明土模型的側壁設置有斜坡；所述透明土模型周圍設置有激光發射器和圖像采集系統，所述透明土模型的上方設置有人工降雨機構。
[0010]進一步地，所述透明土模型的頂部設置有上部滲流面，所述斜坡表面鋪設有阻水黏結劑層。
[0011]進一步地，所述阻水黏結劑層的厚度為0.5cm。
[0012]進一步地，所述透明土模型包括從下至上依次設置的第一熔融石英砂透明土層、
無定形硅粉透明土層和第二熔融石英砂透明土層。
[0013]進一步地，所述圖像采集系統包括多臺用于靜態拍攝的單反數碼相機和多臺用于動態圖像采集的智能手機。
[0014]進一步地，所述斜坡前方的所述模型箱底部設置有排水口。
[0015]進一步地，所述人工降雨機構包括布雨槽，所述布雨槽的底部設置有多個均勻分布的降雨孔，所述布雨槽的內腔通過水管與外部水源相連。
[0016]進一步地，所述激光發射器為兩臺，其中一臺所述激光發射器設置在透明土模型的上方，另一臺所述激光發射器設置在模型箱的前方。
[0017]進一步地，所述模型箱包括底板和四塊側板，所述底板和所述側板圍成腔體，且所述底板和所述側板為亞克力板。
[0018]本技術的有益效果是：本技術通過在透明土模型的上方設置人工降雨機構，對透明土模型進行人工降雨，從而模擬降雨導致邊坡滑坡的過程，利用圖像采集系統觀測雨水滲流路徑以及土體內部變形情況，實現滑坡降雨入滲可視化觀測研究。
附圖說明
[0019]圖1是本技術的主視示意圖；
[0020]圖2是本技術的俯視示意圖；
[0021]圖3是實施例一制備的透明土模型示意圖；
[0022]圖4是實施例二制備的透明土模型示意圖；
[0023]圖5是實施例三制備的透明土模型示意圖；
[0024]附圖標記：1—透明土模型；2—模型箱；3—激光發射器；4—單反數碼相機；5—智能手機；7—排水口；8—布雨槽；11—斜坡；12—上部滲流面；13—阻水黏結劑層；14—第一熔融石英砂透明土層；15—無定形硅粉透明土層；16—第二熔融石英砂透明土層。
具體實施方式
[0025]下面結合附圖和實施例對本技術進一步說明。
[0026]本技術的基于透明土的降雨滑坡可視化模擬裝置，如圖1和圖2所示，包括模型箱 2，模型箱2為透明的長方體或者正方體箱體，包括底板和四塊側板，底板和側板圍成腔體，可采用玻璃材質的箱體，優選地，本技術的底板和側板為亞克力板，亞克力板的厚度為2.5cm。
[0027]模型箱2內部設置有透明土模型1，透明土模型1的結構和形態特征可依據相似性原理還原自然界典型滑坡。
[0028]透明土模型1采用透明土制備，以便于觀測人工降雨條件下流體滲流狀況。具體地，本技術采用的透明土由骨料與孔隙流體混合而成，具有高度透明性和良好透水性，能夠實現滲流可視化觀測，以便于研究降雨入滲對邊坡滑坡的影響。
[0029]透明土模型1的上方設置有人工降雨機構。人工降雨機構用于模擬降雨，可以采用現有的室內人工降雨設備，如CN201910342371.0等，本技術的人工降雨機構包括布雨槽8，布雨槽8可通過支架安裝在模型箱2的側壁頂部，布雨槽8槽底保持水平，布雨槽8底部設置有多個均勻分布的降雨孔，降雨孔為小孔，呈陣列式分布，布雨槽8內的水通過降雨孔
排出。布雨槽8的內腔通過水管與外部水源相連。外部水源可通過水管向布雨槽8供水，水通過降雨孔后向下滴落至透明土模型1上，完成人工降雨。本技術所述的水、雨水、人工降雨等均是指在實驗中利用孔隙流體模擬的水，實質上是以尼羅紅或高錳酸鉀示蹤劑標識后的孔隙流體，而不是自然界真實的水(H2O)。
[0030]透明土模型1的周圍設置有激光發射器3和圖像采集系統。激光發射器3作為激光光源，可以向透明土模型1發射激光保證觀測效果，亦作為激發源激發示蹤劑產生熒光指示滲流路徑。圖像采集系統用于記錄雨水進入透明土模型1后的滲流情況以及滑坡時土體變形情況。
[0031]具體地，使用2臺520nm、1000mw一字線型激光發射器作為激光光源，其中一臺激光發射器3設置在透明土模型1的上方，向下發射束狀激光，該激光發射器3設置在滑軌上，可以沿著滑軌移動以調節照射范圍，保證透明土模型1的每個角度都能夠被照射到，消除死角。另一臺激光發射器3設置在模型箱2的前方，朝著斜坡11發射激光。兩臺激光發射器3 可以保證激光具有足夠廣的照射范圍，確保足夠的亮度以觀測熒光示蹤劑的滲流路徑。
[0032]傳統的圖像采集系統為工業CCD相機，本技術主要針對入滲試驗，滲流時間比較長，普通單反相機和智能手機即可滿足拍攝需求，因此本技術的圖像采集系統包括多臺用于靜態拍攝的單反數碼相機4和多臺用于動態圖像采集的智能手機5，單反數碼相機4和智能手機5通過支架固定在模本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.基于透明土的降雨滑坡可視化模擬裝置，包括模型箱(2)，所述模型箱(2)內部設置有透明土模型(1)，所述透明土模型(1)的側壁設置有斜坡(11)；所述透明土模型(1)的周圍設置有激光發射器(3)和圖像采集系統，其特征在于：所述透明土模型(1)的上方設置有人工降雨機構。2.如權利要求1所述基于透明土的降雨滑坡可視化模擬裝置，其特征在于：所述透明土模型(1)的頂部設置有上部滲流面(12)，所述斜坡(11)表面鋪設有阻水黏結劑層(13)。3.如權利要求2所述基于透明土的降雨滑坡可視化模擬裝置，其特征在于：所述阻水黏結劑層(13)的厚度為0.5cm。4.如權利要求1、2或3所述基于透明土的降雨滑坡可視化模擬裝置，其特征在于：所述透明土模型(1)包括從下至上依次設置的第一熔融石英砂透明土層(14)、無定形硅粉透明土層(15)和第二熔融石英砂透明土層(16)。5.如權利要求1所述基于透明土的降雨滑坡可視化模擬裝置，其...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王櫹橦，
申請(專利權)人：桂林理工大學，
類型：新型
國別省市：
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