專利名稱：用于地表及地下水作用下邊坡采動模型試驗(yàn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種邊坡試驗(yàn)裝置，尤其涉及一種用于地表及地下水作用下邊坡采動模型試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國巖土工程的蓬勃發(fā)展，邊坡問題已成為工程界普遍面臨的問題，邊坡是指巖體、土體在自然重力作用或人為作用下而形成一定傾斜度的臨空面，邊坡的分類有多種，按成因分類，可分為人工邊坡和自然邊坡；按地層巖性分類，可分為土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡；按使用年限分類，可分為永久性邊坡和臨時性邊坡。
對邊坡的影響因素中，不同荷載條件下邊坡穩(wěn)定性分析是十分必要的研究方向，邊坡的模型試驗(yàn)中，往往遇到較高的地應(yīng)力，單純的土體自重模擬難以實(shí)現(xiàn)，而且對地下水的模擬不多，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后水體排出較為麻煩，影響實(shí)驗(yàn)效率；采動誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的實(shí)驗(yàn)更是少見，且無法對綜合作用下的邊坡破壞做出合理的分析和解釋，缺乏高效性、準(zhǔn)確性及實(shí)用性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種用于地表及地下水作用下邊坡采動模型試驗(yàn)裝置，有效滿足了實(shí)驗(yàn)需要，提高實(shí)驗(yàn)效率，綜合性強(qiáng)，大大方便了實(shí)驗(yàn)操作。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本設(shè)計采用如下方案:
一種用于地表及地下水作用下邊坡采動模型試驗(yàn)裝置，它包括帶孔豎直擋墻和與之垂直安裝的帶孔邊坡底板，帶孔邊坡底板放置在裝置底座上；在帶孔豎直擋墻和帶孔邊坡底板外部設(shè)有鋼框架，鋼框架四周安裝可視化玻璃，在鋼框架前側(cè)設(shè)有巷道開口，邊坡土體置于整個鋼框架形成的空間內(nèi)；豎直反力架安裝在鋼框架外側(cè)，降雨模擬裝置安裝在豎直反力架上部，同時在豎直反力架下內(nèi)側(cè)還設(shè)有地應(yīng)力模擬千斤頂；帶孔豎直擋墻和帶孔邊坡底板分別與相應(yīng)的可升降供水裝置連接；鋼框架以及帶孔豎直擋墻分別與支撐裝置連接。
所述可視化玻璃帶有刻度。
所述可升降供水裝置分為與帶孔邊坡底板連接的底板連通水槽和與帶孔豎直擋墻連接的豎直擋墻連通水槽。
所述支撐裝置為三角支撐。
所述巷道開口處設(shè)有滑動拉門。
一種用于巖土工程邊坡振動擾動模擬模型試驗(yàn)裝置的使用方法，包括以下幾步:
(I)將鋼框架固定于帶孔豎直擋墻和帶孔邊坡底板周圍，將可視化玻璃安置在鋼框架四面固定，并布設(shè)刻度；
(2)將邊坡土體砌筑于鋼框架形成的空間內(nèi)，磊成需要的形狀，埋設(shè)好監(jiān)測元件；
(3)架設(shè)坡頂豎直反力架，地應(yīng)力模擬千斤頂預(yù)壓坡面，模擬地應(yīng)力；
(4)向兩個底板連通水槽和豎直擋墻連通水槽內(nèi)加水，保持水流溢出狀態(tài)，并放在固定高度上，模擬地下水位；
(5)進(jìn)行邊坡的采動實(shí)驗(yàn)，分析采動過程中邊坡穩(wěn)定性的變化；
(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)束，將底板連通水槽放平，將整個鋼框架內(nèi)的水體排出；
(7)改變地應(yīng)力、地下水位、采動速度及采動面大小，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程。
本發(fā)明與以往的測量方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
I帶刻度的玻璃板實(shí)現(xiàn)了邊坡實(shí)驗(yàn)全過程的可視化，并可清晰觀測坡面的變化情況；
2設(shè)置了降雨裝置，實(shí)現(xiàn)了對地表水的模擬。
3外部水槽加水，通過連通器原理控制邊坡土體的地下水位，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，底板連通的水槽又可作為排水裝置，方便簡潔。
4豎直千斤頂加壓實(shí)現(xiàn)了對高地應(yīng)力的模擬。
5可研究地表及地下水作用下邊坡采動對邊坡穩(wěn)定性的影響。


圖1為本發(fā)明的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的后側(cè)面視圖。
其中，I降雨模擬裝置；2豎直反力架；3地應(yīng)力模擬千斤頂；4鋼框架；5滑動拉門；6帶孔豎直擋墻；7帶孔邊坡底板；8裝置底座；9邊坡土體；10底板連通水槽；11豎直擋墻連通水槽；12三角支撐。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
圖1、圖2中，一種用于地表及地下水作用下邊坡采動模型試驗(yàn)裝置，在裝置底座8上設(shè)有帶孔邊坡底板7和帶孔豎直擋墻6，鋼框架4安裝在帶孔邊坡底板7和帶孔豎直擋墻6外部，四面安裝可視化玻璃，玻璃帶有刻度，邊坡土體9置于整個空間內(nèi)，可清晰觀測加載后邊坡土體9的形態(tài)變化及滑塌分布。
鋼框架4上部安裝降雨模擬裝置1，帶孔豎直擋墻6與豎直擋墻連通水槽11連通，帶孔邊坡底板7與底板連通水槽10連通。鋼框架4的內(nèi)側(cè)安裝地應(yīng)力模擬千斤頂3。
裝降雨模擬裝置I水量可調(diào)節(jié)，以此進(jìn)行地表水的模擬；帶孔豎直擋墻6設(shè)有流水孔，外部與可升降豎直擋墻連通水槽11連接形成連通器；帶孔邊坡底板7上布置流水孔，外部與另一底板連通水槽10連接形成連通器；豎直加載地應(yīng)力模擬千斤頂3可以提供向下的豎直力對邊坡土體9進(jìn)行豎直加載；鋼框架4 一側(cè)安置巷道開口并安裝滑動拉門，可研究采礦擾動條件下邊坡穩(wěn)定性的變化情況。
一種用于地表及地下水作用下邊坡采動模型試驗(yàn)裝置，操作方法包括以下幾步:
( I)鋼框架4固定于帶孔豎直擋墻6和帶孔邊坡底板7周圍，將玻璃板安置在鋼框架4四面，用護(hù)欄固定，并布設(shè)刻度。
(2)將邊坡土體9砌筑于試驗(yàn)裝置內(nèi)，磊成需要的形狀，埋設(shè)好監(jiān)測元件。
(3)架設(shè)坡頂豎直反力架2，地應(yīng)力模擬千斤頂3預(yù)壓邊坡土體9的坡面，模擬地應(yīng)力。
(4)向底板連通水槽10和豎直擋墻連通水槽11內(nèi)加水，保持水流溢出狀態(tài)，并放在固定高度上，模擬地下水位。
(5)進(jìn)行邊坡的采動實(shí)驗(yàn)，分析采動過程中邊坡穩(wěn)定性的變化。
(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)束，將地板連通的底板連通水槽10放平，將試驗(yàn)裝置內(nèi)的水體排出。
(7)改變地應(yīng)力、地下水位、采動速度及采動面大小，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程。
權(quán)利要求
1.一種用于地表及地下水作用下邊坡采動模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:它包括帶孔豎直擋墻和與之垂直安裝的帶孔邊坡底板，帶孔邊坡底板放置在裝置底座上；在帶孔豎直擋墻和帶孔邊坡底板外部設(shè)有鋼框架，鋼框架四周安裝可視化玻璃，在鋼框架前側(cè)設(shè)有巷道開口，邊坡土體置于整個鋼框架形成的空間內(nèi)；豎直反力架安裝在鋼框架外側(cè)，降雨模擬裝置安裝在豎直反力架上部，同時在豎直反力架下內(nèi)側(cè)還設(shè)有地應(yīng)力模擬千斤頂；帶孔豎直擋墻和帶孔邊坡底板分別與相應(yīng)的可升降供水裝置連接；鋼框架以及帶孔豎直擋墻分別與支撐裝置連接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于地表及地下水作用下邊坡采動模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述可視化玻璃帶有刻度。
3.如權(quán)利要求1所述的用于地表及地下水作用下邊坡采動模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述可升降供水裝置分為與帶孔邊坡底板連接的底板連通水槽和與帶孔豎直擋墻連接的豎直擋墻連通水槽。
4.如權(quán)利要求1所述的用于地表及地下水作用下邊坡采動模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述支撐裝置為三角支撐。
5.如權(quán)利要求1所述的用于地表及地下水作用下邊坡采動模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述巷道開口處設(shè)有滑動拉門。
6.一種權(quán)利要求1所述的用于巖土工程邊坡振動擾動模擬模型試驗(yàn)裝置的使用方法，其特征在于，包括以下幾步: (1)將鋼框架固定于帶孔豎直擋墻和帶孔邊坡底板周圍，將可視化玻璃安置在鋼框架四面固定，并布設(shè)刻度； (2)將邊坡土體砌筑于鋼框架形成的空間內(nèi)，磊成需要的形狀，埋設(shè)好監(jiān)測元件； (3)架設(shè)坡頂豎直反力架，地應(yīng)力模擬千斤頂預(yù)壓坡面，模擬地應(yīng)力； (4 )向兩個底板連通水槽和豎直擋墻連通水槽內(nèi)加水，保持水流溢出狀態(tài)，并放在固定高度上，模擬地下水位； (5)進(jìn)行邊坡的采動實(shí)驗(yàn)，分析采動過程中邊坡穩(wěn)定性的變化； (6)實(shí)驗(yàn)結(jié)束，將底板連通水槽放平，將整個鋼框架內(nèi)的水體排出； (7 )改變地應(yīng)力、地下水位、采動速度及采動面大小，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于地表及地下水作用下邊坡采動模型試驗(yàn)裝置及方法，有效滿足了實(shí)驗(yàn)需要，提高實(shí)驗(yàn)效率，綜合性強(qiáng)，大大方便了實(shí)驗(yàn)操作。它包括帶孔豎直擋墻和與之垂直安裝的帶孔邊坡底板，帶孔邊坡底板放置在裝置底座上；在帶孔豎直擋墻和帶孔邊坡底板外部設(shè)有鋼框架，鋼框架四周安裝可視化玻璃，在鋼框架前側(cè)設(shè)有巷道開口，邊坡土體置于整個鋼框架形成的空間內(nèi)；豎直反力架安裝在鋼框架外側(cè)，降雨模擬裝置安裝在豎直反力架上部，同時在豎直反力架下內(nèi)側(cè)還設(shè)有地應(yīng)力模擬千斤頂；帶孔豎直擋墻和帶孔邊坡底板分別與相應(yīng)的可升降供水裝置連接；鋼框架以及帶孔豎直擋墻分別與支撐裝置連接。
文檔編號G01N33/24GK103197043SQ20131009256
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者李利平, 雷霆, 石少帥, 李術(shù)才, 胡聰, 張騫, 周宗青, 張乾青 申請人:山東大學(xué)