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蘇州拓測儀器設(shè)備有限公司
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TT-RSM1-降雨邊坡模型試驗(yàn)系統(tǒng)
  • TT-RSM1-降雨邊坡模型試驗(yàn)系統(tǒng)

貨物所在地:江蘇蘇州市

更新時(shí)間:2025-05-19 16:04:51

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降雨邊坡模型試驗(yàn)系統(tǒng)是針對巖土工程、地質(zhì)災(zāi)害防治及環(huán)境水文研究的專用實(shí)驗(yàn)平臺(tái),主要用于模擬降雨條件下邊坡的滲流-變形-失穩(wěn)全過程。該系統(tǒng)通過精確控制降雨參數(shù)、監(jiān)測土體響應(yīng)及捕捉破壞模式,為滑坡預(yù)警和防護(hù)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐

  降雨邊坡模型試驗(yàn)系統(tǒng)

      降雨邊坡模型試驗(yàn)系統(tǒng)是針對巖土工程、地質(zhì)災(zāi)害防治及環(huán)境水文研究的專用實(shí)驗(yàn)平臺(tái),主要用于模擬降雨條件下邊坡的滲流-變形-失穩(wěn)全過程。該系統(tǒng)通過精確控制降雨參數(shù)、監(jiān)測土體響應(yīng)及捕捉破壞模式,為滑坡預(yù)警和防護(hù)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。以下是系統(tǒng)的核心組成、技術(shù)規(guī)范及典型試驗(yàn)方法:

  1. 系統(tǒng)核心組成

  1)模型箱與邊坡構(gòu)型

   尺寸設(shè)計(jì):

  – 常規(guī)尺寸:2m(長)×1m(寬)×1.5m(高),坡度可調(diào)(15°~60°)。

  – 大型工程模擬:5m×3m×2.5m(可模擬多層地質(zhì)結(jié)構(gòu))。

   材料特性:

  – 透明亞克力側(cè)板(厚度≥20mm,抗壓強(qiáng)度≥80MPa,便于光學(xué)觀測)。

  – 可更換基底(剛性鋼板或柔性土工膜,模擬不同邊界條件)。

  2)降雨模擬模塊

   降雨系統(tǒng)類型:

  – 噴嘴陣列式:覆蓋面積≥模型表面90%,雨強(qiáng)5~200mm/h(模擬暴雨至持續(xù)小雨)。

  – 滴灌控制式:單點(diǎn)精度±2%,用于局部飽和試驗(yàn)(如裂隙優(yōu)先流研究)。

   水質(zhì)控制:

  – 電導(dǎo)率≤50μS/cm(避免離子干擾),水溫可控(20±5℃)。

  3)監(jiān)測傳感器陣列

傳感器類型

測量參數(shù)

精度要求

安裝方式

基質(zhì)吸力傳感器

土體負(fù)孔隙水壓

±1kPa(量程0~100kPa)

埋入式(深度分層)

微型土壓力計(jì)

土體內(nèi)部應(yīng)力

±0.5% FS

水平/豎向網(wǎng)格布設(shè)

激光位移掃描儀

坡面變形

分辨率0.1mm

非接觸式頂部架設(shè)

高分辨率攝像頭

表面裂縫發(fā)展

像素≥2000萬

多角度固定支架

含水率探頭(TDR)

體積含水率

±2%

垂向每20cm布設(shè)

  








2. 典型試驗(yàn)項(xiàng)目與規(guī)范

  1)均質(zhì)土坡降雨入滲試驗(yàn)

   試驗(yàn)條件:

  – 初始含水率10%~25%,雨強(qiáng)50mm/h(持續(xù)至破壞)。

  – 土體類型:砂質(zhì)黏土(滲透系數(shù)k=10ˉ5~10ˉ6 m/s)。

   終止標(biāo)準(zhǔn):

  – 坡面出現(xiàn)貫通裂縫或位移速率≥5mm/min(GB/T 50123-2019)。

  2)層狀邊坡穩(wěn)定性試驗(yàn)

   模擬場景:

  – 上層風(fēng)化土(k=10ˉ4m/s)覆蓋下層基巖(k=10ˉ8m/s)。

  – 雨強(qiáng)梯度變化(如先50mm/h后100mm/h)。

   監(jiān)測重點(diǎn):

  – 層間孔隙水壓突增(預(yù)警滑動(dòng)面形成)。

  3)植被加固效應(yīng)測試

   控制變量:

  – 根系模擬(3D打印仿生根網(wǎng),抗拉強(qiáng)度1~5kN/m)。

  – 對比裸坡與植被坡的臨界雨強(qiáng)差異(ASTM D6459)。

  3. 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

模塊

參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

降雨均勻性

變異系數(shù)CV≤15%

ISO 15839

數(shù)據(jù)采樣頻率

≥10Hz(瞬態(tài)過程)

IEEE 1451.2

變形監(jiān)測精度

全場應(yīng)變誤差≤o.1%

ISRM建議方法

環(huán)境溫濕度控制

溫度±2℃,濕度±5% RH

ASTM E337-15

  







4. 數(shù)據(jù)與控制系統(tǒng)

   軟件平臺(tái):

  – 基于LabVIEW或Python開發(fā),集成PIV(粒子圖像測速)和DIC(數(shù)字圖像相關(guān))分析模塊。

   控制邏輯:

  – 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)雨強(qiáng)(反饋式PID控制,依據(jù)含水率或位移閾值)。

   數(shù)據(jù)輸出:

  – 實(shí)時(shí)生成含水率-吸力-位移時(shí)空云圖,自動(dòng)標(biāo)記破壞臨界點(diǎn)。

  5. 安全與擴(kuò)展功能

   應(yīng)急保護(hù):

  – 自動(dòng)排水系統(tǒng)(水位超限啟動(dòng),響應(yīng)時(shí)間≤10s)。

   擴(kuò)展接口:

  – 支持地震模擬臺(tái)耦合(振動(dòng)頻率0.1~10Hz)。

  – 可選配紅外熱成像(監(jiān)測滲流路徑溫度場變化)。

  6. 典型應(yīng)用案例

  1. 三峽庫區(qū)滑坡模擬:再現(xiàn)庫水位波動(dòng)+降雨聯(lián)合誘發(fā)的復(fù)活機(jī)制(比尺1:50)。

  2. 高速公路切坡穩(wěn)定性:對比不同支護(hù)方案(錨桿/格構(gòu)梁)的失效雨強(qiáng)閾值。

  3. 臺(tái)風(fēng)暴雨工況研究:模擬短時(shí)強(qiáng)降雨(150mm/h)對殘積土邊坡的沖刷效應(yīng)。


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