本實用新型涉及地質(zhì)災(zāi)害模型試驗技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水庫滑坡物理模型試驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

滑坡作為一種破壞性極大的地質(zhì)災(zāi)害，一旦發(fā)生，將會給人民生命財產(chǎn)與國家基礎(chǔ)設(shè)施，如鐵路、公路、航道等帶來巨大損害?；率且环N擁有發(fā)展演變過程的地質(zhì)災(zāi)害，是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現(xiàn)象。移動的土體或巖體稱為滑坡體，滑坡體下方未移動的土體或巖體稱為滑床。

隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國西南地區(qū)建成了一大批大型水利水電樞紐工程，由于其地質(zhì)條件復(fù)雜，導(dǎo)致滑坡災(zāi)害頻發(fā)，如在三峽工程庫區(qū)，存在眾多較大規(guī)模的滑坡，至今對該區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害治理已投入大量資金。

庫水位周期性變動將引發(fā)滑坡體周期性的動態(tài)滲透壓變化，地下水位變動帶及其以下的巖土體也會受到反復(fù)浸泡。在周期性的動態(tài)滲透壓反復(fù)作用和水的長期浸泡作用下，導(dǎo)致滑坡的抗滑能力大幅度降低，使得滑坡下滑剩余推力增大，從而十分容易導(dǎo)致滑坡災(zāi)害的發(fā)生。因此研究庫水位周期性波動條件下水庫滑坡的演化過程、啟動機制、變形破壞模式將具有重要意義，同時也能為此類滑坡的防治提供堅實的基礎(chǔ)。

目前室內(nèi)物理模型試驗已成為研究滑坡演化過程與變形破壞模式的重要手段，國內(nèi)外學(xué)者通過室內(nèi)物理模型試驗對滑坡進行了各方面的研究，也取得了一定進展，但目前的滑坡物理模型試驗裝置或方法仍存在一定局限性：

(1)現(xiàn)有的滑坡物理模型試驗裝置或方法很少涉及庫水位周期性波動下滑坡的演化過程與變形破壞模式，而庫水位周期性波動對滑坡具有重要影響，研究此類條件下滑坡的演化過程與變形破壞模式十分必要。

(2)現(xiàn)有的滑坡物理模型試驗裝置或方法操作起來十分復(fù)雜或造價較高，不能在達到試驗?zāi)康摹@得有效試驗成果的前提下，簡化試驗裝置或降低經(jīng)濟成本，使得試驗裝置或方法能夠簡單易行且經(jīng)濟實用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型目的是提供一種水庫滑坡物理模型試驗系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種水庫滑坡物理模型試驗系統(tǒng)，包括U型槽，所述U型槽的一側(cè)密封設(shè)置有擋板，所述U型槽內(nèi)設(shè)置有模擬滑床，所述模擬滑床上設(shè)置有模擬滑坡體，且所述模擬滑坡體的坡表朝向所述擋板，所述U型槽、擋板、模擬滑床和模擬滑坡體圍成蓄水區(qū)，所述蓄水區(qū)連接有進水裝置和出水裝置。

本實用新型的有益效果是：提供一種可進行庫水位周期性波動的滑坡物理模型試驗系統(tǒng)，通過進水裝置與出水裝置控制蓄水區(qū)的水位的升降，以模擬實際滑坡的庫水位周期性波動，進而實現(xiàn)庫水位周期性波動下滑坡演化過程與變形破壞模式的研究，且此試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、經(jīng)濟實用，便于推廣。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，所述進水裝置包括與所述蓄水區(qū)連接的進水管，以及沿逐漸遠離蓄水區(qū)方向依次設(shè)置在所述進水管上的第一流量計、第一調(diào)節(jié)閥和第一控制閥。

采用上述進一步方案的有益效果是：第一控制閥用于控制外部水源的流入以及調(diào)節(jié)進水管中水的流量，第一調(diào)節(jié)閥用于進一步調(diào)節(jié)進水管中水的流量，第一流量計用于監(jiān)測進水管中水的流量，第一控制閥、第一調(diào)節(jié)閥和第一流量計相互配合，可精確控制蓄水區(qū)水位的上升，以模擬實際滑坡的庫水位的上升，且使用方便，成本低廉。

進一步，所述出水裝置包括與所述蓄水區(qū)連接的出水管，以及沿逐漸遠離蓄水區(qū)方向依次設(shè)置在所述出水管上的第二流量計、第二調(diào)節(jié)閥和第二控制閥。

采用上述進一步方案的有益效果是：第二控制閥用于控制蓄水區(qū)水源的流出以及調(diào)節(jié)出水管中水的流量，第二調(diào)節(jié)閥用于進一步調(diào)節(jié)出水管中水的流量，第二流量計用于監(jiān)測出水管中水的流量，第二控制閥、第二調(diào)節(jié)閥和第二流量計相互配合，可精確控制蓄水區(qū)水位的下降，以模擬實際滑坡的庫水位的下降，且使用方便，成本低廉。

進一步，所述擋板的材質(zhì)為透明鋼化玻璃，所述U型槽為三面一體的鋼板。

采用上述進一步方案的有益效果是：擋板的材質(zhì)采用透明鋼化玻璃，便于從擋板外側(cè)觀測模擬滑坡體的坡表的位移情況和蓄水區(qū)水位變化情況；U型槽為三面一體的鋼板，便于生產(chǎn)加工，且結(jié)構(gòu)牢固穩(wěn)定。

進一步，所述進水裝置和出水裝置通過焊接方式連接在所述U型槽的側(cè)壁上。

采用上述進一步方案的有益效果是：焊接方式操作方便，且連接密封性好，不易漏水。

附圖說明

圖1為本實用新型一種水庫滑坡物理模型試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型一種水庫滑坡物理模型試驗系統(tǒng)圖1的正視圖；

圖3為本實用新型一種水庫滑坡物理模型試驗系統(tǒng)圖1的側(cè)視圖；

圖4為本實用新型一種水庫滑坡物理模型試驗系統(tǒng)的具體實施例馬家溝滑坡的庫水位周期性波動曲線圖；

圖5為本實用新型一種水庫滑坡物理模型試驗系統(tǒng)的具體實施例馬家溝滑坡的實際單周期庫水位波動曲線圖；

圖6為本實用新型一種水庫滑坡物理模型試驗系統(tǒng)的具體實施例馬家溝滑坡的試驗單周期庫水位波動曲線圖；

圖7為本實用新型一種水庫推移式滑坡物理模型試驗系統(tǒng)的具體實施例馬家溝滑坡的試驗多周期庫水位波動曲線圖。

附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：

1、U型槽，2、擋板，3、模擬滑床，4、模擬滑坡體，41、坡表，42、后緣，5、蓄水區(qū)，6、進水裝置，61、進水管，62、第一流量計，63、第一調(diào)節(jié)閥，64、第一控制閥，7、出水裝置，71、出水管，72、第二流量計，73、第二調(diào)節(jié)閥，74、第二控制閥。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。

如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型實施例1一種水庫滑坡物理模型試驗系統(tǒng)，包括U型槽1，所述U型槽1的一側(cè)密封設(shè)置有擋板2，所述U型槽1內(nèi)設(shè)置有模擬滑床3，所述模擬滑床3上設(shè)置有模擬滑坡體4，且所述模擬滑坡體4的坡表41朝向所述擋板2，所述U型槽1、擋板2、模擬滑床3和模擬滑坡體4圍成蓄水區(qū)5，所述蓄水區(qū)5連接有進水裝置6和出水裝置7。

本實用新型實施例2所述一種水庫滑坡物理模型試驗系統(tǒng)，在實施例1的基礎(chǔ)上，所述進水裝置6包括與所述蓄水區(qū)5連接的進水管61，以及沿逐漸遠離蓄水區(qū)5方向依次設(shè)置在所述進水管61上的第一流量計62、第一調(diào)節(jié)閥63和第一控制閥64。

本實用新型實施例3所述一種水庫滑坡物理模型試驗系統(tǒng)，在實施例1或2的基礎(chǔ)上，所述出水裝置7包括與所述蓄水區(qū)5連接的出水管71，以及沿逐漸遠離蓄水區(qū)5方向依次設(shè)置在所述出水管71上的第二流量計72、第二調(diào)節(jié)閥73和第二控制閥74。

本實用新型實施例4所述一種水庫滑坡物理模型試驗系統(tǒng)，在實施例1至3任一實施例的基礎(chǔ)上，所述擋板2的材質(zhì)為透明鋼化玻璃，所述U型槽1為三面一體的鋼板。

本實用新型實施例5所述一種水庫滑坡物理模型試驗系統(tǒng)，在實施例4的基礎(chǔ)上，所述進水裝置6和出水裝置7通過焊接方式連接在所述U型槽1的側(cè)壁上。

本實用新型實施例6所述一種水庫滑坡物理模型試驗方法，采用實施例1至5任一所述一種水庫滑坡物理模型試驗系統(tǒng)，所述方法包括如下步驟：

步驟1，根據(jù)實際滑坡的庫水位周期性波動曲線，概化出實際單周期庫水位波動曲線，并將所述實際單周期庫水位波動曲線的時間軸按預(yù)設(shè)比例進行等比例壓縮，生成試驗單周期庫水位波動曲線；根據(jù)所述試驗單周期庫水位波動曲線，生成試驗多周期庫水位波動曲線；

步驟2，利用所述進水裝置6和出水裝置7控制所述蓄水區(qū)5的水位的升降，并使所述蓄水區(qū)5的水位符合所述試驗多周期庫水位波動曲線，以實現(xiàn)利用所述試驗系統(tǒng)模擬所述實際滑坡的滑坡演變。

依據(jù)實際滑坡的庫水位周期性波動，生成試驗多周期庫水位波動曲線；基于庫水位實際條件，實現(xiàn)真實模擬滑坡外部條件的目的，進一步實現(xiàn)庫水位周期性波動下滑坡演化過程與變形破壞模式的有效研究。

具體實施例，采用上述試驗系統(tǒng)及方法對三峽庫區(qū)宜昌市秭歸縣馬家溝滑坡進行室內(nèi)物理模型試驗。試驗中首先根據(jù)馬家溝滑坡的滑床和滑坡體的巖土成分，分別對上述試驗系統(tǒng)中模擬滑床3和模擬滑坡體4的巖土成分進行相似材料配比，制作上述試驗系統(tǒng)的模擬滑床3和模擬滑坡體4。

根據(jù)2010年1月1日至2016年1月1日，馬家溝滑坡的庫水位采集數(shù)據(jù)，繪制生成馬家溝滑坡的庫水位周期性波動曲線，如圖4所示，從圖4可以看出，由于三峽水庫的運行，使庫水位的波動以年為單周期保持周期性變化，變化趨勢為：12月初庫水位開始勻速下降，至次年6月初結(jié)束下降；接著低水位保持2個月；8月初庫水位開始勻速上升，11月初結(jié)束上升；接著高水位保持1個月至12月初；根據(jù)此變化趨勢可概化出馬家溝滑坡的實際單周期庫水位波動曲線，如圖5所示；將此馬家溝滑坡的實際單周期庫水位波動曲線的時間軸進行等比例壓縮，生成以60分鐘為單周期的馬家溝滑坡的試驗單周期庫水位波動曲線，如圖6所示；再根據(jù)此馬家溝滑坡的試驗單周期庫水位波動曲線生成馬家溝滑坡的試驗多周期庫水位波動曲線，如圖7所示。

利用上述試驗系統(tǒng)的進水裝置6和出水裝置7控制蓄水區(qū)5的水位的升降，并使蓄水區(qū)5的水位符合馬家溝滑坡的試驗多周期庫水位波動曲線，從而實現(xiàn)利用上述試驗系統(tǒng)模擬馬家溝滑坡的滑坡演變。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。