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原文传递一种堤坝渗透变形模拟监测装置以及模拟监测方法

专利名称：	一种堤坝渗透变形模拟监测装置以及模拟监测方法
摘要：	本发明提出一种堤坝渗透变形模拟监测装置，包括透明容器、位于透明容器内的堤坝模型和位于透明容器外的图像采集系统；所述堤坝模型将透明容器分隔为上游区域和下游区域；所述上游区域和下游区域内盛放液体；所述液体包括透明溶剂和荧光剂；所述图像采集系统包括用于照射堤坝模型的激光器和用于拍摄堤坝模型的CCD相机；所述激光器激发渗透在堤坝模型内的荧光剂，使渗透在堤坝模型内的液体发亮，堤坝模型出现散斑图像；所述CCD相机拍摄监测堤坝内的散斑图像。本发明通过透明土体，以及渗透进入透明土体的液体，实现了非介入式观测堤坝内部的渗透变形；通过激光诱导荧光技术获取堤坝模型内部的应力场，粒子图像测速技术获取堤坝模型内部的渗流场。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	河海大学
发明人：	倪小东;陆江发;王媛;袁维海;曾乾坤;董勇;姬良龙;徐硕;左翔宇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910783751.8
公开号：	CN110441212A
代理机构：	南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：	彭英
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	211100江苏省南京市江宁开发区佛城西路8号
主权项：	1.一种堤坝渗透变形模拟监测装置，其特征在于：包括透明容器（1）、位于透明容器（1）内的透明的堤坝模型和位于透明容器（1）外的图像采集系统；所述堤坝模型将透明容器分隔为上游区域（3）和下游区域（4）；所述上游区域（3）和下游区域（4）内盛放液体；所述液体包括透明溶剂和荧光剂；所述图像采集系统包括用于照射堤坝模型的激光器（5）和用于拍摄堤坝模型的CCD相机（6）；所述激光器（5）激发渗透在堤坝模型内的荧光剂，使渗透在堤坝模型内的液体发亮，堤坝模型出现散斑图像；所述CCD相机（6）拍摄监测堤坝内的散斑图像。 2.根据权利要求1所述的堤坝渗透变形模拟监测装置，其特征在于：所述上游区域（3）和下游区域（4）内的液体内还均匀分布有示踪粒子；所述激光器（5）照亮堤坝模型内的液体；所述CCD相机（6）拍摄监测堤坝模型内的示踪粒子图像。 3.根据权利要求2所述的堤坝渗透变形模拟监测装置，其特征在于：所述激光器（5）发射片状激光；所述片状激光覆盖堤坝模型的上游侧端面和下游侧端面；所述激光器（5）沿垂直于片状激光所在平面的方向平移，使得片状激光对堤坝模型扫描。 4.根据权利要求3所述的堤坝渗透变形模拟监测装置，其特征在于：所述激光器（5）为两个，分别从堤坝模型上方和下方发射重合的片状激光照射堤坝模型。 5.根据权利要求4所述的堤坝渗透变形模拟监测装置，其特征在于：所述堤坝模型包括坝体（2）和置于坝体（2）内的防渗体（7）；所述坝体（2）由透明固态土体填筑构成；所述防渗体由透明固态土体和透明溶剂加压固结而成，用于防止上游区域（3）的液体从坝体（2）渗透至下游区域（4）。 6.根据权利要求5所述的堤坝渗透变形模拟监测装置，其特征在于：所述透明固态土体和透明溶剂的折射率相同。 7.根据权利要求6所述的堤坝渗透变形模拟监测装置，其特征在于：所述上游区域（3）和下游区域（4）分别连通有液位调节水箱（8）。 8.一种堤坝渗透变形的模拟监测方法，其特征在于，使用如权利要求4-7任意一项所述的堤坝渗透变形模拟监测装置，包括以下步骤：步骤一、在透明容器（1）内设置堤坝模型，将透明容器（1）分隔为上游区域（3）和下游区域（4）；步骤二、在所述上游区域（3）和下游区域（4）内盛放液体，并且上游区域（3）和下游区域（4）的液体的液位具有一定的差值；所述液体包括透明溶剂、示踪粒子和荧光剂；步骤三、打开CCD相机（6），拍摄堤坝模型；步骤四、打开堤坝模型上方和下方的激光器（5），两个激光器（5）发射重合的片状激光照射堤坝模型；所述激光器（5）沿垂直于片状激光所在平面的方向平移，使得片状激光对堤坝模型扫描；步骤五、分析CCD相机（6）拍摄获取的散斑图像，通过粒子图像处理，比较不同工况下的图像，获取接触力频率分布图；步骤六、在获取的散斑图像中，示踪粒子在激光照射下发出亮光，分析示踪粒子图像，计算出流场中各示踪粒子的流速矢量，并分析所获得的流体在透明土中的渗流图片，得到堤坝渗流场。
所属类别：	发明专利