21]采集计算模块3包括视频帧提取单元、视频帧存储单元、兴趣点提取单元、图像坐标数据存储单元；视频帧提取单元用于根据用户选择在视频帧中提取视频帧图片，存储在视频帧存储单元中，兴趣点提取单元读入用户选择的视频帧图片，在视频帧图片中通过鼠标点击的方式对试验土体界面上的兴趣点进行提取，并将提取的兴趣点坐标数据存储在图像坐标数据存储单元中；还可以设置一直线拟合单元，该直线拟合单元通过对提取到的不同帧中的同一个兴趣点进行直线拟合，检查是否存在不能进行直线拟合的兴趣点(单点情况)，如果不能进行直线拟合则采用直线拟合的方式并求取交点作为每个兴趣点的位置。再通过读入跟踪的兴趣点位置变化数据，根据系统的数据采集频率，绘制每一个兴趣点的位移曲线。
[0022]所述模型箱系统包括:带有排砂门18的模型箱6、带有小孔的盾构隧道钢模型7、钢化玻璃8、试验土体14、地表位移量测装置LVDT位移计15 ;试验中将试验土体14按要求(可放入含水土体)装入模型箱6后，模型箱6的一面为透明的钢化玻璃8，通过钢化玻璃8可以更好的监测到试验土体的界面，在试验土体顶部安装LVDT位移计15测量表面土体变形。试验完成一组后打开侧面排砂门18将试验土体14排出，准备进行下一组试验。
[0023]试验时，将制作好的地层空洞模型放入模型箱6中，将模型箱6有钢化玻璃8的面正对着监测摄像头1，打开固定光源5，将整个系统盖上帷幕4，采集计算模块3进行数据提取，数据提取完成便可查询结果，最后通过采样点跟踪以及定位计算便可较准确地对地层颗粒的位移进行实时的追踪，得出地层的损失变化，
[0024]利用上述模拟地铁盾构隧道地层空洞引发地层损失的试验装置的试验方法，具体实施步骤是:
[0025]1、试验准备:首先制作空洞模型，方法为:首先将电阻丝13放入聚氨酯液囊11中并通过第一导管12、第二导管21与外部连接；将干瘪状态下的聚氨酯液囊11外部包围钢丝网与聚乙烯塑料，将钢丝网与聚乙烯塑料组成的外部模型设定为所需特定形状，通过第一导管12向聚氨酯液囊11中注水，直到聚氨酯液囊11的囊壁与钢丝网紧贴为止；将装置放入冷冻箱中冷冻，聚氨酯液囊11中水全部固结成冰后取出，拆除钢丝网与聚乙烯塑料，即得所需形状地层空洞模型。埋好已经制作好的空洞模型，接着再按照要求将其余的土体放入模型箱6中，最后在顶部放置好LVDT位移计15。
[0026]2、安装视觉识别系统:使用帷幕4将整个装置遮蔽，固定光源5并打开光源，安装固定支架2并在固定支架2上固定监测摄像头1，将监测摄像头1与采集计算模块3进行连接，初始化采集计算模块3。
[0027]3、仪器连接调试:将已经安装好的LVDT位移计15与视觉识别系统均进行调试，看能否得出数据，检查是否有错误存在。设置好采集计算模块3的采集频率。
[0028]4、测试:先用视觉识别系统进行初始位置记录，接着使用加热控制装置20对空洞模型中的电阻丝13进行通电加热，通过测量容器17中的水的体积进行加热控制，一直对试验土 14体进行监测，直至由采集计算模块3计算得出的地层位移速率最大值小于要求值时，表明沉降已经基本稳定，本试验结束。通过顶部的LVDT位移计15进行地表位移监测。
[0029]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种模拟地铁盾构隧道地层空洞引发地层损失的试验装置，其特征在于，包括:视觉识别系统、模型箱系统、聚氯胺液囊(11)、连通聚氯胺液囊(11)的第一导管(12)和第二导管(21)、对应第二导管(21)的容器(17)、设置在聚氯胺液囊(11)内部的电阻丝(13)、连接电阻丝的加热控制装置(20)； 视觉识别系统包括:实时监测摄像头(1)、固定支架(2)以及采集计算模块(3)，实时监测摄像头(1)用于拍摄监测界面的视频图像，将视频图像传输给采集计算模块(3)进行分析计算，获得兴趣点的位移数据，还包括遮盖整个试验装置的帷幕(4)和位置固定的光源(5);固定支架(2)将监测摄像头⑴固定，监测摄像头⑴与采集计算模块(3)通过数据线相连。2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述模型箱系统包括:带有排砂门(18)的模型箱(6)、带有小孔的盾构隧道钢模型(7)、钢化玻璃(8)、试验土体(14)、地表位移量测装置LVDT位移计(15);模型箱￠)的一面为透明的钢化玻璃(8)，在试验土体顶部安装LVDT位移计(15)测量表面土体变形。3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述模型箱(6)的侧面设置有密封防水的排砂门(18)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种模拟地铁盾构隧道地层空洞引发地层损失的试验装置，包括：视觉识别系统、模型箱系统、聚氯胺液囊(11)、连通聚氯胺液囊(11)的第一导管(12)和第二导管(21)、对应第二导管(21)的容器(17)、设置在聚氯胺液囊(11)内部的电阻丝(13)、连接电阻丝的加热控制装置(20)；视觉识别系统包括：实时监测摄像头(1)、固定支架(2)以及采集计算模块(3)，实时监测摄像头(1)用于拍摄监测界面的视频图像，将视频图像传输给采集计算模块(3)进行分析计算，获得兴趣点的位移数据，还包括遮盖整个试验装置的帷幕(4)和位置固定的光源(5)，本实用新型的装置能对其发展过程中每个颗粒沉降进行实时监测。
【IPC分类】G01N33/24
【公开号】CN205139131
【申请号】CN201520805639
【发明人】汪辉武, 郭建宁, 徐晨, 方勇, 杨志浩
【申请人】西南交通大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年10月16日