技术领域

本发明涉及一种透明土， 具体地涉及一种透明冻土及其制备方法和应用 。

背景技术

在岩土工程方面的模型试验中， 研究土体内部变形规律和机理， 对探索岩土工程 问题本质具有重要意义。 特别是地球上多年冻土、 季节冻土和短时冻土区的面积约占陆 地面积的 50 %， 其中， 多年冻土分布面积 3500万 km ² ， 约占陆地面积的 25 %。 冻土是 一种对温度极为敏感的土体， 随着温度的升高， 其强度显著降低， 土体融化后的强度相 对于冻结时的强度以几何数量级的降低。 相关研究结果表明， 青藏高原等多年冻土区腹 部地带的低山丘陵区， 在大于 3°的坡地上， 其热融过程中都有可能形成热融滑塌。 当表 层冻土由于气温升高而融化， 在高含冰量条件下， 滑动土体表现为坚硬的岩土块体和液 状泥浆组成的混合物，容易产生大致平行于坡 面的滑动面。如青藏公路 K3035里程段里 程碑附近五道梁和沱沱河之间区域， 整体坡度为 7°左右， 就发生了纵向长约 95m、 最宽 约 72m的典型热融滑塌现象。因此，开展对低角度 边坡的热融滑塌特性及机理研究显得 尤为重要。

文献《青藏高原多年冻土区热融滑塌模型试验 研究》（靳德武等. 工程勘察， 2006， 9： 1-6. ) 设计了一套与青藏公路 K3035 里程段热融滑塌体几何、 坡体结构相似的物理 模型 （1 : 10比例尺缩小）， 试验过程分为冰盒加工及冰层制作、 土样碾压及配置、 监测 仪器的校正与标定、 模型箱内斜坡比例模型的制作和仪器埋设几个 环节； 试验过程中使 用一台专伺冰层控温， 温度设定为 -1 °C、 另一台控制土体温度， 共完成 4个冻融周期循 环， 基于预埋的常规温度探头、 位移传感器和伸张仪可以测得边坡的位移场和 温度场。 但是， 传统的土体变形测量方法是在土体内部埋设一 系列传感器， 得到某些离散点的位 移， 其传感器容易受外界环境扰动的影响， 测量结果往往不够准确， 同时不能给出土体 内部连续变形的整个位移场。 现代数字图像技术也只局限于测量土体的宏观 或边界变 形， 不能实现对土体内部变形的可视化； X-射线、 γ-射线、计算机层析扫描（CAT扫描) 及磁共振成像技术 （MRI) 虽然可以用来测量土体内部的连续变形， 但昂贵的费用限制 了这些技术的广泛应用。

控制爆破是指对工程爆破过程中由于炸药在被 爆破对象的爆炸而产生的飞散物、 地震、空气冲击波、烟尘、噪音等公害通过一 定的技术手段加以控制的一种的爆破技术， 在工程施工中得到广泛应用。 如： 定向爆破、 预裂爆破、 光面爆破、 岩塞爆破、 微差控 制爆破、 拆除爆破、 静态爆破、 抛填爆破、 弱松动爆破、 燃烧剂爆破等。 定向爆破是利 用炸药爆炸的作用， 把某一地区的土石方抛掷到指定的地区， 并大致堆积成所需形状的 一种爆破技术， 主要用于修坝 （水坝或尾矿坝）、 筑路 （路堤和路基）、 平整土地 （工业 场地和农田建设） 等， 对于劳力缺乏， 交通不便以及无施工场地的工点尤为适宜。

文献 1 《冻土爆破漏斗及冻土爆破性的模型试验研究 》 （马芹永. 煤炭学报， 1997， 22(3): 288-293. )公开了一套不同温度下冻结黏土、砂土的爆� �漏斗模型试验方案； 文献 2《立井冻土钻爆法施工爆破参数初探》（宗� �， 杨吕俊. 工程爆破， 1999， 5(2): 25-29. ), 文献 3《立井冻土光面爆破的模型试验研究》（姜� �松. 淮南工业学院学报， 2001， 21(4): 31-34. ) 公开了一套冻结砂土掏槽爆破和光面爆破模型 试验方案； 文献 4 《多年冻土和 人工冻土的爆破试验与方法研究》（马芹永. 土木工程学报， 2004， 37(9): 75-78. )综合 介绍了冻土爆破漏斗、 掏槽爆破和光面爆破试验的研究进展和成果。 这些模型试验方案 均是基于常规试验手段， 无法有效获得爆破试验后冻土的具体破裂形态 。 而传统的土体 变形测量方法是在土体内部埋设一系列传感器 ， 得到某些离散点的位移， 但是传感器容 易受外界环境扰动的影响， 测量结果往往不够准确， 同时不能给出土体内部连续变形的 整个位移场。 现代数字图像技术也只局限于测量土体的宏观 或边界变形， 不能实现对土 体内部变形的可视化； X-射线、 γ-射线、 计算机层析扫描 （CAT扫描）及磁共振成像技 术 （MRI) 虽然可以用来测量土体内部的连续变形， 但昂贵的费用限制了这些技术的广 泛应用。

利用人工合成透明土结合光学观测和图像处理 技术可以实现土体内部变形的可视 化， 其费用低廉， 操作简便， 可以广泛应用在岩土工程方面的模型试验中， 研究土体内 部规律和机理， 对探索岩土工程问题本质具有重要意义。 其前提是获得透明度较高， 且 性质与天然土体相似的人工合成透明土。 目前， 已有采用不同材料来制配透明土， 并得 到了一些成果。但是，现有技术资料表明，配 制透明土的固体颗粒主要选用石英类材料， 其固体颗粒本身的折射率在 1.44〜1.46之间， 选用硼硅玻璃材料， 其固体颗粒本身的折 射率在 1.46〜1.48之间， 远大于水的 1.33折射率和冰的 1.31折射率。 因此， 利用现有 的配制透明土的固体颗粒无法配制出饱和透明 冻土试样。

含氟聚合物为美国杜邦公司生产的 Teflon AF 1600， 折射率 1.31， 密度 2.1g/cm ³ 〜 2.3g/cm ³ _; 具有耐高温、 耐低温、 耐化学腐蚀、 无粘性、 无毒、 无污染、 高透明度、 低 折射率的特性， 还具有气体渗透性结构、 疏水性、 化学惰性等特性， 与天然土体性质的 相似性好。 Teflon AF 1600可溶解于氟系溶剂中， 可以形成薄膜或熔融压缩成型； 目前， 其主要用在涂层、 浸渍或制成纤维， 制成的液芯波导在吸收、 荧光、 拉曼光谱分析、 气 体传感器等诸多领域也有运用。由于含氟聚合 物具有高透明度，折射率与冰相同， 因此， 可以在配制透明冻土中用作透明固体材料。

发明内容

发明目的： 为解决现有技术中存在的技术问题， 本发明提出一种透明冻土及其制备 方法和应用， 制备的透明冻土可以很好的模拟天然透明冻黏 土的性质。

技术内容： 为实现上述技术目的， 本发明提出一种透明冻土， 其特征是它由含氟聚 合物、 颗粒冰与无色孔隙液体经备料、 混配、 抽真空、 固结、 冻结步骤配制而成， 所述 含氟聚合物、 颗粒冰与无色孔隙液体用量通过试验条件与试 样大小计算； 所述的无色孔 隙液体为水， 所述含氟聚合物为粒径≤0.074 mm的颗粒， 其颗粒为不规则形状， 为美国 杜邦公司生产的 Teflon AF 1600， 折射率 1.31， 密度 2.1g/cm ³ ~2.3g/cm ³ ; 所述颗粒冰的 粒径≤0.074 mm ; 所述透明冻土的物理特性为： 密度 1.63g/cm ³ ~2.1g/cm ³ ， 重度 16kN/m ³ ~21kN/m ³ , 固结度 OCR值 0.8~3； 力学特性为： 内摩擦角 19°〜22°， 凝聚力为 1 kPa~3kPa, 弹性模量 5MPa~9MPa， 泊松比 0.2~0.3。

为了减少对折射率的影响， 所述的水为纯净水。

本发明还提出了上述透明冻土的生产方法， 其特征是它包括以下步骤：

( 1 ) 备料： 根据试验条件与试样尺寸大小计算确定含氟聚 合物、 颗粒冰及无色孔 隙液体的用量； 所述含氟聚合物为粒径≤0.074 mm的颗粒， 清洗杂质并烘干， 其颗粒为 不规则形状， 为美国杜邦公司生产的 Teflon AF 1600， 折射率 1.31， 密度 2.1g/cm ³ 〜 2.3g/cm ³ _; 所述颗粒冰为将冻结好的整块冰捣碎， 其粒径≤0.074 mm; 所述无色孔隙液体 为水；

(2) 混配： 在一 6.0°C 8.0°C低温实验室内， 先将含氟聚合物颗粒和颗粒冰均匀 搅拌， 分 2〜3次装入模具内制试样， 并分层击实； 再将水加入模具内， 充填含氟聚合 物颗粒和颗粒冰之间的空隙；

( 3 ) 抽真空： 利用抽真空装置抽除存留在试样内部的气泡， 使试样达到充分饱和 状态；

(4) 固结： 将试样放在固结仪中进行固结， 固结度 OCR值 0.8〜3； ( 5 )冻结： 将试样装入一 20°C低温箱进行冻结 48小时， 制得模拟饱和冻黏土的透 明冻土， 其物理特性为： 密度 1.63g/cm ³ 〜2.1g/cm ³ ， 重度 16kN/m ³ 〜21kN/m ³ ， 固结度 OCR值 0.8 3 ;力学特性为：内摩擦角 19°~22°，凝聚力为 1 kPa〜3kPa，弹性模量 5MPa〜 9MPa， 泊松比 0.2 0.3。

其中， 在步骤 （1 ) 中， 所述的水为纯净水。

本发明还提出了上述透明冻土在冻土定向爆破 模型试验中的应用。

具体地， 上述应用包括以下过程：

( 1 ) 建模： 根据试验要求及天然冻土边坡模型尺寸分别制 作透明模型槽和模拟天 然冻土边坡模型的透明冻土边坡模型， 所述透明冻土边坡模型采用透明冻土制作， 并预 留爆破孔； 所述透明模型槽采用透明钢化玻璃制成；

(2) 安装： 将透明冻土边坡模型装入透明模型槽， 根据试验设计， 在预留的爆破 孔内装入雷管及炸药； 在透明模型槽外的正视面、 侧视面和俯视面设置可观察整个透明 模型槽空间的数码相机， 数码相机通过数据线与处理装置联接；

( 3 ) 试验： 引爆雷管及炸药， 由数码相机观测并记录透明冻土边坡模型定向 爆破 形成人工边坡的过程， 并将记录数据通过数据线送入处理装置；

(4) 重复过程 （1 ) 〜过程 （3 )， 可通过处理装置观测不同天然边坡高度、 不同爆 破孔直径与深度、 不同炸药用量情况下透明冻土边坡模型的定向 爆破过程， 以分析冻土 定向爆破机理， 完成冻土边坡模型的定向爆破试验。

本发明更进一步地提出了透明冻土在冻土路堤 模型热融滑坡试验中的应用，具体地 包括以下步骤：

( 1 ) 建模： 根据试验要求及冻土路堤模型尺寸分别制作透 明模型槽和模拟冻土路 堤模型的透明冻土路堤模型， 所述透明冻土路堤模型采用透明冻土材料制作 ， 并预埋温 度传感器； 所述透明模型槽采用有机玻璃制成；

(2) 安装： 在低温实验室内， 将透明冻土路堤模型装入透明模型槽， 发热源安装 在透明模型槽上， 位于透明冻土路堤模型的阳坡面上方； 在透明模型槽外， 与透明冻土 路堤模型横截面平行的一侧设有激光源， 与透明冻土路堤模型横截面垂直一侧设有数码 相机， 数码相机、 温度传感器通过数据线与处理装置联接； 所述数码相机的轴线垂直于 所述激光源的轴线，所述数码相机的轴线与所 述激光源的轴线的交点位于所述透明模型 槽内； (3 )试验： 打开激光源， 检査其在透明冻土路堤模型内部形成的颗粒切 面明亮度， 调整激光角度， 使切面垂直入射， 通过透明冻土路堤模型纵向方向的中间位置； 打开数 码相机， 调整数码相机镜头， 使其能涵括透明冻土路堤模型的阳坡面和背阳 坡面； 即激 光源照射透明冻土路堤模型的横截面， 由数码相机记录激光源照射到的透明冻土路堤 模 型的横截面； 根据实验设计， 间断打开发热源， 由数码相机观测并记录透明冻土路堤模 型在冻、 融周期循环下， 阳坡面的热融滑塌过程， 并将记录数据通过数据线送入处理装 置。

作为优选， 在步骤 （2) 中， 阳坡面上铺设绝热材料， 阳坡面坡脚位置设置挡墙； 所述绝热材料为由厚度 5mm〜15mm 的含氟聚合物颗粒模拟的碎石层或者聚乙烯发 泡 塑料网， 所述挡墙采用有机玻璃制成； 在步骤 （3) 中， 根据实验设计， 间断打开发热 源， 由数码相机观测并记录透明冻土路堤模型在冻 、 融周期循环下， 阳坡面的热融滑塌 过程， 并将记录数据通过数据线送入处理装置， 检验处治措施对消除热融滑塌现象的效 果。

有益效果：与现有技术相比，本发明采用与冰 的折射率相同的含氟聚合物 Teflon AF 1600、 颗粒冰和水制备透明冻土， 制备出与天然土体性质的相似性好， 能广泛替代天然 冻土， 很好的模拟天然透明冻黏土的性质， 有效地用于岩土工程中的模型试验， 包括模 拟冻土定向爆破和热熔滑坡， 测量结果准确， 并可实现土体内部变形的可视化， 其费用 低廉， 操作简便。

附图说明

图 1 为冻土边坡模型定向爆破试验装置的示意图；

图 2为冻土路堤模型热融滑坡试验装置的示意图� �

具体实施方式

实施例 1 透明冻土的制备。

一种含氟聚合物在配制透明冻土中的应用， 配制透明土时， 用作透明固体材料， 所 述含氟聚合物为粒径≤0.074 mm的颗粒， 其颗粒为不规则形状， 为美国杜邦公司生产的 Teflon AF 1600， 折射率 1.31， 密度 2.1g/cm ³ 〜2.3g/cm ³ 。

用上述含氟透明物配制透明冻土的生产方法包 括以下步骤：

( 1 ) 备料： 根据试验条件与试样尺寸大小计算确定含氟聚 合物、 颗粒冰及无色孔 隙液体的用量； 所述含氟聚合物为粒径≤0.074 mm的颗粒， 清洗杂质并烘干， 其颗粒为 不规则形状， 为美国杜邦公司生产的 Teflon AF 1600， 折射率 1.31， 密度 2.3g/cm ³ ; 所 述颗粒冰为将冻结好的整块冰捣碎， 其粒径≤0.074 mm; 所述无色孔隙液体为水； 为不 影响折射率， 本发明在步骤 (1)中， 所述的水为纯净水。

根据试验条件与试样尺寸大小计算确定含氟聚 合物、 颗粒冰及纯净水的用量： 本实施例的试样含水量 100.0 %、 干密度 0.55g/cm ³ 、 试样尺寸 （高 125.0mm， 直径 61.8mm)及低温实验室温度一 6.0°C，换算出制备一个试样所需含氟聚合物颗 粒质量（颗 粒质量 =干密度 X试样体积）为 206.0g， 总水量（含水量 100.0 %， 总水量的质量与颗粒 质量相等） 为 206.0g _; 由于砂土在温度为一 6.0°C时， 其未冻水含量约为 15 %， 所以在 制备试样过程中加入纯净水的质量应为 30.9g， 颗粒冰的质量为 175.1g

(2)混配： 在一 6.0 °C 8.0°C低温实验室内， 先将含氟聚合物颗粒和颗粒冰均匀搅 拌， 分 2 3次装入模具内制试样， 并分层击实； 再将水加入模具内， 充填含氟聚合物 颗粒和颗粒冰之间的空隙；

本实施例在一 6.0°C低温实验室内， 先将步骤 （1 ) 中确定的含氟聚合物颗粒和颗粒 冰均匀搅拌， 分 3次装入模具内制试样， 并分层击实， 压至设计密度； 再将纯净水加入 试样中， 充填含氟聚合物颗粒和颗粒冰之间的空隙；

(3)抽真空：利用抽真空装置抽除存留在试样内 部的气泡，使试样达到充分饱和状态；

(4)固结： 将试样放在固结仪中进行固结， 固结度 OCR值 0.8 3；

本实施例固结度 OCR值 1.5 ;

(5)冻结： 将试样装入 -20°C低温箱进行冻结 48小时， 制得模拟饱和冻黏土的透明冻 土， 其物理特性为： 密度 1.93 g/cm ³ , 重度 19.1 kN/m ³ ; 力学特性为： 内摩擦角 20°， 凝 聚力为 3 kPa， 弹性模量 9 MPa， 泊松比 0.3

本实施例所述的透明冻土可用来模拟饱和冻黏 土。

实施例 2透明冻土的制备。

制备步骤同实施例 1， 不同的是， 在步骤（1 ) 中， 选择密度 2.1g/cm ³ 的含氟聚合物 颗粒；

在步骤 （4 ) 中， 固结度 OCR值 0.8 ;

本实施例所制透明冻土的物理特性为： 密度 1.83g/cm ³ ， 重度 17.8 kN/m ³ ; 力学特性 为： 内摩擦角 19°， 凝聚力为 lkPa， 弹性模量 5.2 MPa， 泊松比 0.22

本实施例所述的透明冻土可用来模拟饱和冻黏 土。 实施例 3 透明冻土在冻土定向爆破模型试验中的应用。

一种冻土边坡模型定向爆破试验装置， 它包括透明模型槽 1-1， 透明模型槽 1-1 内 设有模拟天然边坡 1-4的透明冻土边坡模型 1-2，透明冻土边坡模型 1-2上依设计设有爆 破孔 1-3， 爆破孔 1-3内布置有炸药及雷管； 透明模型槽 1-1外的正视面、侧视面和俯视 面设有可观察整个透明模型槽 1-1空间的数码相机 1-6，数码相机 1-6通过数据线与处理 装置 1-7联接； 定向爆破时， 由数码相机 1-6观测记录透明冻土边坡模型 1-2在不同天 然边坡 1-4高度、 不同爆破孔直径与深度、 不同炸药用量情况下定向爆破形成人工边坡 1-5的过程， 并将记录数据通过数据线送入处理装置 1-7， 完成冻土边坡模型的定向爆破 试验。 本发明所述透明模型槽 1-1采用透明钢化玻璃制成。

本发明所述透明冻土边坡模型 2采用实施例 1或实施例 2的制备方法在所需大小的 透明模型槽内进行制作。

本发明所述数码相机 1-6为高清高速数码相机，其分辨率为 50 w〜500w (本发明中 采用 500w)， 帧曝光， 帧数 25， 曝光时间 l(^s〜10s (本发明采用 10μ3)。

冻土边坡模型定向爆破试验方法包括以下过程 ：

( 1 ) 建模： 根据试验要求及天然冻土边坡模型尺寸分别制 作透明模型槽 1-1 和模 拟天然冻土边坡模型的透明冻土边坡模型 1-2， 所述透明冻土边坡模型 1-2采用透明冻 土材料制作， 并预留爆破孔 1-3 ; 所述透明模型槽 1-1采用透明钢化玻璃制成；

首先根据试验要求制作模拟天然边坡模型的模 具，再根据试验条件与模具尺寸大小 计算确定含氟聚合物、 颗粒冰及无色孔隙液体的用量； 本实施例采用实施例 1的制备方 法在模具内制备透明冻土， 得到模拟天然冻土边坡模型的透明冻土边坡模 型 1-2;

(2) 安装： 将透明冻土边坡模型 1-2装入透明模型槽 1-1， 根据试验设计， 在预留 的爆破孔 1-3 内装入雷管及炸药， 炸药药量根据试验设计要求确定； 在透明模型槽 1-1 外的正视面、 侧视面和俯视面设置可观察整个透明模型槽 1-1 空间的数码相机 1-6， 数 码相机 1-6通过数据线与处理装置 1-7联接；

本发明所述数码相机 1-6为高清高速数码相机， 其分辨率为 500w， 帧曝光， 帧数 25， 曝光时间 10μ3。

( 3 )试验： 引爆雷管及炸药， 由数码相机 1-6观测并记录透明冻土边坡模型 1-2定 向爆破形成人工边坡 1-5的过程， 并将记录数据通过数据线送入处理装置 1-7;

试验中， 利用 PIV技术（Particle Image Velocimetry粒子图像测速法）结合图像处理 软件 PIVview2C对由数码相机 1-6采集的图片资料进行处理。

(4)重复过程（1 )〜过程（3 )， 可通过处理装置 1-7观测不同天然边坡 1-4高度、 不同爆破孔 1-3直径与深度、 不同炸药用量情况下透明冻土边坡模型 1-2的定向爆破过 程， 以分析冻土定向爆破机理， 完成冻土边坡模型 1-2的定向爆破试验。

实施例 4透明冻土在冻土路堤模型热融滑坡试验中的� �用。

一种冻土路堤模型热融滑坡试验装置， 它包括低温实验室 2-1， 低温实验室 2-1 内 设有透明模型槽 2-5， 透明模型槽 2-5内设有模拟路堤 2-9的透明冻土路堤模型 2-13， 透明冻土路堤模型 2-13内预埋有温度传感器 2-12，路堤 2-9的阳坡面 2-7上方设有安装 在透明模型槽 2-55上的发热源 2-6; 阳坡面 2-7上铺设或者不铺设绝热材料 2-11， 阳坡 面 2-7坡脚位置设置或不设置挡墙 2-10;在透明模型槽 2-5夕卜，与透明冻土路堤模型 2-13 横截面平行的一侧设有激光源 2-2 (本实施例设在背阳坡面 2-8—侧）， 与透明冻土路堤 模型 2-13横截面垂直一侧设有数码相机 2-3， 数码相机 2-3、 温度传感器 2-12通过数据 线与处理装置 2-4联接； 所述数码相机 2-3的轴线垂直于所述激光源 2-2的轴线， 所述 数码相机 2-3的轴线与所述激光源 2-2的轴线的交点位于所述透明模型槽 2-5内； 激光 源 2-2照射透明冻土路堤模型 2-13的横截面， 由数码相机 2-3记录激光源 2-2照射到的 透明冻土路堤模型 2-13的横截面。

本发明所述透明冻土路堤模型 2-13 采用透明冻土材料制作， 根据试验条件与模具 内试样尺寸大小计算确定含氟聚合物、 颗粒冰及纯净水的用量， 采用实施例 2制备透明 冻土的方法在模具内制备出透明冻土路堤模型 13。

当阳坡面 2-7与背阳坡面 2-8的坡角大于 4°~9°时，就存在发生热融滑坡的可能。本 实施例所制透明冻土路堤模型 2-13的阳坡面 2-7的坡角为 31°， 背阳坡面 2-8的坡角为 36。。

本发明所述透明模型槽 2-5、挡墙 2-10采用有机玻璃制成； 所述绝热材料 2-11为由 厚度 5mm~15mm的含氟聚合物颗粒模拟的碎石层或者聚� ��烯发泡塑料网。

本发明所述的发热源 2-6，为线性发热电阻丝， 电阻丝附近的最高温度可达到 25°〜

28。。

本发明所述激光源 2-2为内腔式氦氖激光器，功率可以为 50mW〜500 mW (本实施 例为 500mW)。

本发明所述数码相机 2-3为高清高速数码相机，其分辨率为 50 w〜500w (本实施例 为 500w)， 帧曝光， 帧数 25， 曝光时间 l(^s〜10s (本实施例为 10μβ)。

具体地， 冻土路堤模型热融滑坡试验方法包括以下过程 ：

( 1 ) 建模： 根据试验要求及冻土路堤模型尺寸分别制作透 明模型槽 2-5 和模拟冻 土路堤模型的透明冻土路堤模型 2-3， 所述透明冻土路堤模型 2-13采用透明冻土材料制 作， 并预埋温度传感器 2-12; 所述透明模型槽 2-5采用有机玻璃制成；

(2) 安装： 在低温实验室 2-1内， 将透明冻土路堤模型 2-13装入透明模型槽 2-5， 发热源 2-6安装在透明模型槽 2-5上， 位于透明冻土路堤模型 2-13的阳坡面 2-7上方； 在透明模型槽 2-5外， 与透明冻土路堤模型 2-13横截面平行的一侧设有激光源 2-2 (本 实施例设在背阳坡面 2-8—侧）， 与透明冻土路堤模型 2-13横截面垂直一侧设有数码相 机 2-3， 数码相机 2-3、 温度传感器 2-12通过数据线与处理装置 2-4联接； 所述数码相 机 2-3的轴线垂直于所述激光源 2-2的轴线，所述数码相机 2-3的轴线与所述激光源 2-2 的轴线的交点位于所述透明模型槽 2-5内；

本发明所述的发热源 2-6，为线性发热电阻丝， 电阻丝附近的最高温度可达到 25°〜

28。。

本发明所述激光源 2-2为内腔式氦氖激光器，功率为 50mW〜500 mW (本实施例为 500mW)。

本发明所述数码相机 2-3为高清高速数码相机，其分辨率为 50 w〜500w (本实施例 为 500w)， 帧曝光， 帧数 25， 曝光时间 l(^s〜10s (本实施例为 10μβ)。

(3 ) 试验： 打开激光源 2-2， 检査其在透明冻土路堤模型 2-13 内部形成的颗粒切 面明亮度， 调整激光角度， 使切面垂直入射， 通过透明冻土路堤模型 13纵向方向的中 间位置； 打开数码相机 2-3，调整数码相机 2-3镜头，使其能涵括透明冻土路堤模型 2-13 的阳坡面 2-7和背阳坡面 2-8; 即激光源 2-2照射透明冻土路堤模型 2-13的横截面， 由 数码相机 2-3记录激光源 2-2照射到的透明冻土路堤模型 2-13的横截面;根据实验设计， 间断打开发热源 2-6， 由数码相机 2-3观测并记录透明冻土路堤模型 2-13在冻、 融周期 循环下， 阳坡面 2-7的热融滑塌过程， 并将记录数据通过数据线送入处理装置 2-4。

试验中， 利用 PIV技术（Particle Image Velocimetry粒子图像测速法）结合图像处理 软件 PIVview2C对数码相机 2-3采集的图片资料进行处理。

为检验处治措施对消除热融滑塌现象的效果， 本发明在过程 （2) 中， 阳坡面 2-7 上铺设绝热材料 2-11， 阳坡面 2-7 坡脚位置设置挡墙 2-10; 绝热材料 2-11 为由厚度 5mm~15mm 的含氟聚合物颗粒模拟的碎石层或者聚乙烯发 泡塑料网 （本实施例为厚度 10mm的含氟聚合物颗粒模拟的碎石层），所述� �墙 2-10采用有机玻璃制成；在过程（3 ) 中， 根据实验设计， 间断打开发热源 2-6， 由数码相机 2-3观测并记录透明冻土路堤模 型 2-13在冻、 融周期循环下， 阳坡面 2-7的热融滑塌过程， 并将记录数据通过数据线送 入处理装置 2-4， 检验处治措施对消除热融滑塌现象的效果。