一種土-巖界面滑坡的物理模型試驗(yàn)裝置及其制作方法和使用方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種土-巖界面滑坡的物理模型試驗(yàn)裝置及其制作和使用方法，該物理模型試驗(yàn)裝置包括試驗(yàn)平臺(tái)、供水裝置、噴灑裝置、土-巖坡體和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，試驗(yàn)平臺(tái)采用一側(cè)開(kāi)口的立方體箱型試驗(yàn)槽，試驗(yàn)槽的開(kāi)口側(cè)設(shè)置收集槽，供水裝置通過(guò)供水管連接到噴灑裝置，噴灑裝置放置于試驗(yàn)槽上部中，土-巖坡體包括上部土層和下部巖層且放置于試驗(yàn)槽下部中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的傳感器鋪設(shè)在土-巖坡體中。利用本發(fā)明可以對(duì)降雨誘發(fā)下土-巖接觸面滑移機(jī)理進(jìn)行研究，而且本發(fā)明的界面滑坡模型試驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、方便操作、成本低廉，可以在模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)中大范圍推廣應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種土-巖界面滑坡的物理模型試驗(yàn)裝置及其制作方法和 使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及巖土工程技術(shù)和邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)領(lǐng)域，尤其涉及土-巖界面滑坡 的物理模型試驗(yàn)裝置及其制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 國(guó)內(nèi)外通過(guò)物理模型試驗(yàn)對(duì)滑坡的發(fā)生發(fā)展機(jī)理已有過(guò)一些成果，如研究滑坡的 孕育、形成機(jī)制以及滑動(dòng)特征等，為滑坡的滑移機(jī)理研究以及滑坡災(zāi)害預(yù)警、預(yù)報(bào)及工程防 治起到了一定的指導(dǎo)性作用。
[0003]土-巖界面滑坡是一種極具隱蔽性的滑坡類(lèi)型，其中以黃土泥巖界面的滑坡發(fā)生 較為頻繁。黃土泥巖界面滑坡多發(fā)生在晉陜內(nèi)蒙古接壤區(qū)，具有明顯地域性，其發(fā)育、形成 及活動(dòng)性質(zhì)獨(dú)特，危害嚴(yán)重且多具有崩滑性。黃土地層質(zhì)地松散，大孔隙、垂直節(jié)理發(fā)育， 多層古土壤的存在，為滑坡發(fā)育提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)；黃土地層與下伏基巖幔覆式堆積 接觸特征，以及黃土地層下廣泛分布著巖性軟弱的第三紀(jì)泥巖地層為滑坡形成提供了有力 條件；黃土的大孔隙垂直節(jié)理發(fā)育，使得上部黃土巖層滲透性較好，水分的入滲增加了坡體 自重，軟化了坡體的物質(zhì)，降低了黃土及其古土壤層的強(qiáng)度，而土-巖接觸帶物質(zhì)隔水性較 好，下伏泥質(zhì)巖滲透性較差，使得黃土泥巖接觸帶附近土體含水量增大，甚至長(zhǎng)時(shí)間處于過(guò) 濕?軟塑?飽和狀態(tài)，改變了黃土與第三紀(jì)泥巖接觸面的強(qiáng)度和變形特性，為黃土泥巖界 面滑坡帶的發(fā)育提供了極好的物質(zhì)條件。目前，對(duì)于降雨誘發(fā)下黃土泥巖接觸面滑移機(jī)理 的研究，未曾有文獻(xiàn)進(jìn)行報(bào)道。
[0004] 與本發(fā)明最相近似的實(shí)現(xiàn)方案：
[0005] (1)國(guó)內(nèi)學(xué)者中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所李世海等人（2004)開(kāi)展了水誘發(fā)滑坡模型 試驗(yàn)，該試驗(yàn)裝置主要包括試驗(yàn)臺(tái)、試驗(yàn)箱、供水系統(tǒng)和設(shè)置在試驗(yàn)箱上的滑坡體。該裝置 能對(duì)滑坡失穩(wěn)時(shí)的臨界孔隙水壓力、滑坡體失穩(wěn)與承壓水面積之間的關(guān)系等開(kāi)展了相關(guān)研 究。
[0006] (2)國(guó)內(nèi)學(xué)者三峽大學(xué)羅先啟等人（2006)開(kāi)展滑坡物理模型試驗(yàn)，主要研究了雨 水及庫(kù)水位作用下土體滑坡變形破壞機(jī)制。該試驗(yàn)系統(tǒng)主要包括平臺(tái)起降控制系統(tǒng)、噴灑 系統(tǒng)、庫(kù)水位升降系統(tǒng)、多物理量測(cè)試系統(tǒng)、非接觸式位移測(cè)試系統(tǒng)、r射線(xiàn)透射法土壤水分 測(cè)試系統(tǒng)，同時(shí)進(jìn)行了相似材料設(shè)計(jì)等相關(guān)工作。
[0007] (3)國(guó)內(nèi)學(xué)者重慶大學(xué)劉東燕等人（2010)開(kāi)展了滑坡物理模型試驗(yàn)，該試驗(yàn)裝置 主要包括敞口試驗(yàn)箱、水平支架、試驗(yàn)箱驅(qū)動(dòng)裝置、自動(dòng)測(cè)角儀。該試驗(yàn)裝置能夠根據(jù)不同 寬度邊坡模型的需要調(diào)節(jié)試驗(yàn)箱的寬度，同時(shí)還可以自動(dòng)測(cè)量坡角，通過(guò)攝像機(jī)和照相機(jī) 對(duì)試驗(yàn)過(guò)程的全程記錄。
[0008] (4)國(guó)內(nèi)學(xué)者中科院力學(xué)所范永波等人（2011)研發(fā)了多因素作用下的大型滑坡 物理模型試驗(yàn)系統(tǒng)，考慮多種因素影響如降雨、庫(kù)水位升降、承壓水因素的滑坡發(fā)展全過(guò)程 物理模型試驗(yàn)裝置，用于進(jìn)行不同雨強(qiáng)、不同庫(kù)水位升降速度、不同承壓水頭下的滑坡不同 破壞階段物理模型試驗(yàn)研究。
[0009] 上述滑坡模型試驗(yàn)裝置都是針對(duì)滑坡體整體的運(yùn)移和失穩(wěn)，無(wú)法對(duì)土-巖界面滑 坡問(wèn)題進(jìn)行物理模型試驗(yàn)，以揭示其接觸面滑移機(jī)理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為了克服現(xiàn)有的缺陷，本發(fā)明提出一種土-巖界面滑坡的物理模型試驗(yàn)裝置及其 制作方法。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種土-巖界面滑坡的物理模型試驗(yàn)裝置，包括 試驗(yàn)平臺(tái)、供水裝置、噴灑裝置、土-巖坡體和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中，試驗(yàn)平臺(tái)采用一側(cè)開(kāi)口 的立方體箱型試驗(yàn)槽，試驗(yàn)槽的開(kāi)口側(cè)設(shè)置收集槽，供水裝置通過(guò)供水管連接到噴灑裝置， 噴灑裝置放置于試驗(yàn)槽的上部中，土-巖坡體包括上部土層和下部巖層且放置于試驗(yàn)槽的 下部中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的傳感器鋪設(shè)在土-巖坡體中。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出一種土-巖界面滑坡的物理模型試驗(yàn)裝置的制作 方法，包括：步驟A:制作試驗(yàn)平臺(tái)，所述試驗(yàn)平臺(tái)整體為鋼架結(jié)構(gòu)，是一側(cè)開(kāi)口的立方體箱 型試驗(yàn)槽，其內(nèi)設(shè)置土-巖坡體；試驗(yàn)槽的一個(gè)側(cè)面采用鋼化玻璃，該側(cè)面的外部設(shè)置攝像 機(jī)以觀(guān)測(cè)和記錄試驗(yàn)槽中土體的運(yùn)動(dòng)以及破壞狀態(tài)，試驗(yàn)槽的開(kāi)口側(cè)設(shè)置收集槽，試驗(yàn)槽 的開(kāi)口側(cè)的底部設(shè)置鉸支結(jié)構(gòu)，在試驗(yàn)槽的與所述開(kāi)口側(cè)相對(duì)的側(cè)面的頂部焊接一對(duì)掛鉤 以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)槽的傾斜，試驗(yàn)槽的與所述開(kāi)口側(cè)相對(duì)的側(cè)面設(shè)置有垂直于該側(cè)面的千斤頂， 并且千斤頂設(shè)置在對(duì)應(yīng)于土層的位置處；步驟B:制作供水裝置和噴灑裝置，所述供水裝置 由水箱、供水管、加壓泵組成，供水管的一端設(shè)置在水箱中，供水管的另一端連接到噴灑裝 置，加壓泵連接到供水管；噴灑裝置由小孔式雨滴發(fā)生器和控制閥連接組成，小孔式雨滴發(fā) 生器橫跨試驗(yàn)槽的上部設(shè)置，供水管經(jīng)由控制閥連接到小孔式雨滴發(fā)生器中心處，使得小 孔式雨滴發(fā)生器通過(guò)控制閥的控制將經(jīng)由供水管供應(yīng)的水噴灑到所述試驗(yàn)槽內(nèi)；小孔式雨 滴發(fā)生器采用無(wú)規(guī)共聚聚丙烯管（下面簡(jiǎn)稱(chēng)為PPR管）打孔制成，PPR管兩頭封閉；步驟C: 制作土 _巖坡體，土 -巖坡體放置并充滿(mǎn)試驗(yàn)槽的下部，包括土層和巖層，土層使用測(cè)量地 的土壤，所述巖層使用相似材料制作；步驟D:在土-巖接觸面上埋設(shè)第一層傳感器，在土層 中再埋設(shè)一層或多層傳感器，傳感器連接靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，靜態(tài)電阻應(yīng)變儀將從傳感器采 集的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提出一種使用上述物理模型試驗(yàn)裝置的方法，該方法 包括：步驟01 :設(shè)計(jì)降雨方案，實(shí)施降雨方案；和步驟02 :觀(guān)測(cè)傳感器數(shù)據(jù)，觀(guān)測(cè)土-巖坡體 的狀態(tài)。
[0014] 本發(fā)明的界面滑坡模型試驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、方便操作、成本低廉，可以在模型試 驗(yàn)設(shè)計(jì)中大范圍推廣應(yīng)用。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是土-巖界面滑坡的物理模型試驗(yàn)裝置示意圖；
[0016] 圖2(a)是試驗(yàn)平臺(tái)裝置主視圖，圖2(b)是試驗(yàn)平臺(tái)裝置側(cè)視圖；
[0017] 圖3是測(cè)點(diǎn)布置側(cè)視圖；以及
[0018] 圖4是測(cè)點(diǎn)布置俯視圖。
[0019]如圖所示，為了能明確實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，在圖中標(biāo)注了特定的結(jié)構(gòu)和 器件，但這僅為示意需要，并非意圖將本發(fā)明限定在該特定結(jié)構(gòu)、器件和環(huán)境中，根據(jù)具體 需要，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以將這些器件和環(huán)境進(jìn)行調(diào)整或者修改，所進(jìn)行的調(diào)整或 者修改仍然包括在后附的權(quán)利要求的范圍中。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種土 -巖界面滑坡的物理模型試 驗(yàn)裝置及其制作和使用方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0021] 在這里做以說(shuō)明的是，為了使實(shí)施例更加詳盡，下面的實(shí)施例為最佳、優(yōu)選實(shí)施 例，對(duì)于一些公知技術(shù)本領(lǐng)域技術(shù)人員也可采用其他替代方式而進(jìn)行實(shí)施；而且附圖部分 僅是為了更具體的描述實(shí)施例，而并不旨在對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的限定。
[0022] 如圖1所示，圖1提供了土-巖界面滑坡的物理模型試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)平臺(tái)、供 水裝置、噴灑裝置、土 -巖坡體和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0023]試驗(yàn)平臺(tái)采用一側(cè)開(kāi)口的立方體箱型試驗(yàn)槽，整體為鋼架結(jié)構(gòu)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí) 施例，箱型試驗(yàn)槽的一個(gè)側(cè)面可以采用鋼化玻璃，以便在該側(cè)面的外部架設(shè)高速攝像機(jī)，以 用于觀(guān)測(cè)試驗(yàn)槽中土體的運(yùn)動(dòng)以及破壞狀態(tài)，而其余面均采用鋼板。試驗(yàn)槽的開(kāi)口側(cè)設(shè)置 收集槽9,收集槽可以和開(kāi)口側(cè)離開(kāi)一定的距離，以便于土體下落后收集。供水裝置通過(guò)供 水管2連接到噴灑裝置。噴灑裝置放置于試驗(yàn)槽的上部中。土-巖坡體包括上部土層23 和下部巖層22且放置于試驗(yàn)槽的下部中。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的傳感器鋪設(shè)在土 -巖坡體中。
[0024]進(jìn)一步地，試驗(yàn)槽的開(kāi)口側(cè)的底部設(shè)置有鉸支結(jié)構(gòu)，從而使試驗(yàn)槽的與開(kāi)口側(cè)相 對(duì)的側(cè)面可以繞著鉸支結(jié)構(gòu)自由抬升而向上傾斜。例如，試驗(yàn)槽的傾斜角度可以在〇°? 15°的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，鉸支結(jié)構(gòu)包括焊接于試驗(yàn)槽底部鋼板上的槽中的一對(duì)門(mén)軸21，以使 試驗(yàn)槽可以繞著所述一對(duì)門(mén)軸21向上傾斜，如圖2所示。
[0025]優(yōu)選地，試驗(yàn)槽的與開(kāi)口側(cè)相對(duì)的側(cè)面的頂部焊接有一對(duì)掛鉤25,方便天車(chē)起吊 試驗(yàn)槽，從而使試驗(yàn)槽繞著鉸支結(jié)構(gòu)傾斜。另一種優(yōu)選方式為在試驗(yàn)槽的與開(kāi)口側(cè)相對(duì)的 側(cè)面設(shè)置垂直于該側(cè)面的千斤頂7。千斤頂7設(shè)置在對(duì)應(yīng)于土層的位置處，以用于頂起試 驗(yàn)槽以使試驗(yàn)槽繞著鉸支結(jié)構(gòu)傾斜。千斤頂7的施力端固定在10_厚的鋼板8上，可對(duì)坡 體施加垂直于側(cè)面的均布荷載，以模擬來(lái)自上方坡體的自重應(yīng)力。如圖2(b)所示，千斤頂 7的加載位置如26所標(biāo)示。在一個(gè)具體實(shí)施例中，千斤頂?shù)某休d力可以為4t，試驗(yàn)槽的設(shè) 計(jì)承載力為l〇t，自由抬升端使用設(shè)計(jì)承重為20t的天車(chē)進(jìn)行起吊。
[0026]接下來(lái)，參見(jiàn)圖1進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明供水裝置和噴灑裝置，在此所做說(shuō)明僅為例示 性，而非限制性含義。供水裝置可以由水箱1、供水管2和加壓泵3組成，供水管2的一端 設(shè)置在水箱1中，而另一端連接到噴灑裝置，加壓泵3連接到供水管2。噴灑裝置可以由小 孔式雨滴發(fā)生器4和控制閥6連接組成。小孔式雨滴發(fā)生器4橫跨試驗(yàn)槽的上部設(shè)置。供 水管2經(jīng)由所述控制閥6連接到小孔式雨滴發(fā)生器4,使得小孔式雨滴發(fā)生器4通過(guò)控制 閥6的控制將經(jīng)由供水管2供應(yīng)的水噴灑到試驗(yàn)槽內(nèi)。小孔式雨滴發(fā)生器4例如可以采用 無(wú)規(guī)共聚聚丙烯（PPR)管，在其上打出具有不同形狀和直徑的孔，PPR管兩頭封閉。供水管 2從PPR管中心處連入，連接處設(shè)置控制閥6,通過(guò)改變針孔的直徑和數(shù)量，以及用控制閥控 制供水裝置的供水量來(lái)模擬降雨強(qiáng)度。具體地說(shuō)，水箱1中的水經(jīng)加壓泵3加壓后，經(jīng)供水 管2通過(guò)控制閥6控制水量后從小孔式雨滴發(fā)生器4噴灑到覆蓋在坡體上表面的下墊面5上。下墊面5用于模擬實(shí)際環(huán)境中的工程現(xiàn)場(chǎng)土坡表面植被，主要功能是保水，避免坡面被 水流沖刷。
[0027] 根據(jù)不同的雨強(qiáng)，下墊面可以采用不同的材料，例如棉布、海綿人工草皮等。噴灑 裝置的降雨強(qiáng)度、降雨量可以由以下公式計(jì)算得出：
[0028]

【權(quán)利要求】
1. 一種土 -巖界面滑坡的物理模型試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)平臺(tái)、供水裝置、噴灑裝置、 土-巖坡體和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中，所述試驗(yàn)平臺(tái)采用一側(cè)開(kāi)口的立方體箱型試驗(yàn)槽，所述 試驗(yàn)槽的開(kāi)口側(cè)設(shè)置收集槽（9)，所述供水裝置通過(guò)供水管（2)連接到所述噴灑裝置，所述 噴灑裝置放置于所述試驗(yàn)槽的上部中，所述土-巖坡體包括上部土層（23)和下部巖層（22) 且放置于所述試驗(yàn)槽的下部中，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的傳感器鋪設(shè)在所述土 -巖坡體中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理模型試驗(yàn)裝置，其中，所述試驗(yàn)槽的開(kāi)口側(cè)的底部設(shè)置 有鉸支結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的物理模型試驗(yàn)裝置，其中，在所述試驗(yàn)槽的與所述開(kāi)口側(cè)相 對(duì)的側(cè)面的頂部焊接一對(duì)掛鉤（25)以用于天車(chē)吊起所述試驗(yàn)槽，從而使所述試驗(yàn)槽繞著 所述鉸支結(jié)構(gòu)傾斜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的物理模型試驗(yàn)裝置，其中，所述試驗(yàn)槽的與所述開(kāi)口側(cè)相 對(duì)的側(cè)面設(shè)置有垂直于該側(cè)面的千斤頂（7)，并且所述千斤頂設(shè)置在對(duì)應(yīng)于所述土層的位 置處，以用于頂起所述試驗(yàn)槽以使所述試驗(yàn)槽繞著所述鉸支結(jié)構(gòu)傾斜，或?qū)λ鐾?-巖坡 體施加垂直于該側(cè)面的均布荷載以模擬來(lái)自上方坡體的自重應(yīng)力。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的物理模型試驗(yàn)裝置，其中，所述鉸支結(jié)構(gòu)包括一對(duì)門(mén)軸，所述 一對(duì)門(mén)軸焊接于所述試驗(yàn)槽的底部鋼板上的槽中，以使所述試驗(yàn)槽能夠繞著所述一對(duì)門(mén)軸 向上傾斜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理模型試驗(yàn)裝置，其中，所述試驗(yàn)槽的一個(gè)側(cè)面采用鋼化 玻璃，在所述鋼化玻璃外側(cè)設(shè)置有攝像機(jī)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理模型試驗(yàn)裝置，其中，所述供水裝置由水箱（1)、所述供 水管（2)、加壓泵（3)組成，所述供水管的一端設(shè)置在所述水箱中，所述供水管的另一端連 接到所述噴灑裝置，所述加壓泵連接到所述供水管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的物理模型試驗(yàn)裝置，其中，所述噴灑裝置由小孔式雨滴 發(fā)生器（4)和控制閥（6)連接組成，所述小孔式雨滴發(fā)生器（4)橫跨所述試驗(yàn)槽的上部設(shè) 置，所述供水管（2)經(jīng)由所述控制閥（6)連接到所述小孔式雨滴發(fā)生器（4)，使得所述小孔 式雨滴發(fā)生器（4)通過(guò)所述控制閥（6)的控制將經(jīng)由所述供水管（2)供應(yīng)的水噴灑到所述 試驗(yàn)槽內(nèi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的物理模型試驗(yàn)裝置，其中，所述小孔式雨滴發(fā)生器（4)采用無(wú) 規(guī)共聚聚丙烯管打孔制成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的物理模型試驗(yàn)裝置，其中，所述小孔式雨滴發(fā)生器（4)與坡 體的上表面的距離為7?9米。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理模型試驗(yàn)裝置，其中，所述土-巖坡體的所述下部巖層 選用粘土，所述上部土層為原型材料。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理模型試驗(yàn)裝置，其中，所述土-巖坡體的上表面還覆蓋 有用于模擬工程現(xiàn)場(chǎng)的表面植被的下墊面（5)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理模型試驗(yàn)裝置，其中，所述傳感器包括多層傳感器，第 一層傳感器埋設(shè)在所述上部土層與所述下部巖層的接觸面上，其它層傳感器埋設(shè)在所述上 部土層中，所述傳感器測(cè)出的信號(hào)通過(guò)靜態(tài)電阻應(yīng)變儀傳送到計(jì)算機(jī)中。
14. 一種土-巖界面滑坡的物理模型試驗(yàn)裝置制造方法，包括： 步驟A :制作試驗(yàn)平臺(tái)，所述試驗(yàn)平臺(tái)整體為鋼架結(jié)構(gòu)，是一側(cè)開(kāi)口的立方體箱型試驗(yàn) 槽，其內(nèi)設(shè)置土-巖坡體；所述試驗(yàn)槽的一個(gè)側(cè)面采用鋼化玻璃，該側(cè)面的外部設(shè)置攝像 機(jī)以觀(guān)測(cè)和記錄所述試驗(yàn)槽中土體的運(yùn)動(dòng)以及破壞狀態(tài)，所述試驗(yàn)槽的開(kāi)口側(cè)設(shè)置收集槽 (9)，所述試驗(yàn)槽的開(kāi)口側(cè)的底部設(shè)置鉸支結(jié)構(gòu)，在所述試驗(yàn)槽的與所述開(kāi)口側(cè)相對(duì)的側(cè)面 的頂部焊接一對(duì)掛鉤以實(shí)現(xiàn)所述試驗(yàn)槽的傾斜，所述試驗(yàn)槽的與所述開(kāi)口側(cè)相對(duì)的側(cè)面設(shè) 置有垂直于該側(cè)面的千斤頂（7)，并且所述千斤頂設(shè)置在對(duì)應(yīng)于所述土層的位置處； 步驟B:制作供水裝置和噴灑裝置，所述供水裝置由水箱（1)、供水管（2)、加壓泵（3) 組成，所述供水管的一端設(shè)置在所述水箱中，所述供水管的另一端連接到所述噴灑裝置，所 述加壓泵連接到所述供水管；所述噴灑裝置由小孔式雨滴發(fā)生器（4)和控制閥（6)連接組 成，所述小孔式雨滴發(fā)生器（4)橫跨所述試驗(yàn)槽的上部設(shè)置，所述供水管（2)經(jīng)由所述控制 閥（6)連接到所述小孔式雨滴發(fā)生器（4)中心處，使得所述小孔式雨滴發(fā)生器（4)通過(guò)所 述控制閥￠)的控制將經(jīng)由所述供水管（2)供應(yīng)的水噴灑到所述試驗(yàn)槽內(nèi)；所述小孔式雨 滴發(fā)生器（4)采用無(wú)規(guī)共聚聚丙烯管打孔制成，無(wú)規(guī)共聚聚丙烯管兩頭封閉； 步驟C :制作土 -巖坡體，所述土 -巖坡體放置并充滿(mǎn)試驗(yàn)槽的下部，包括土層和巖層， 所述土層使用測(cè)量地的土壤，所述巖層使用相似材料制作；和 步驟D :在土 -巖接觸面上埋設(shè)第一層傳感器，在土層中再埋設(shè)一層或多層傳感器，傳 感器連接靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，靜態(tài)電阻應(yīng)變儀將從傳感器采集的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的制作方法，所述步驟C包括： 步驟C01 :所述巖層選用相似材料進(jìn)行制作，首先測(cè)量實(shí)際環(huán)境中巖層的滲透系數(shù)及 相似比Ck，然后通過(guò)"擊實(shí)功與滲透系數(shù)"和"已知擊實(shí)功下相似材料物理力學(xué)性能"兩個(gè) 試驗(yàn)，得到與巖層相同的滲透系數(shù)和相似比一致所需要的擊實(shí)功，并測(cè)定所述擊實(shí)功下相 似材料的密度，根據(jù)設(shè)計(jì)的巖層體積，計(jì)算出相似材料的質(zhì)量，然后在所述擊實(shí)功下分層擊 實(shí)鋪設(shè)； 步驟C02 :首先測(cè)量實(shí)際環(huán)境中的土層的天然含水率和該天然含水率下的容重，根據(jù) 要鋪設(shè)的體積計(jì)算出土層所需的總質(zhì)量，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)取回的原型土壤，計(jì)算滿(mǎn)足天然含水率下 的容重所需要的干土質(zhì)量和水的質(zhì)量，然后進(jìn)行鋪設(shè)； 步驟C03 :對(duì)于較厚的土層分層鋪設(shè)，鋪設(shè)的方法與步驟C02相同； 步驟C04 :在土層上覆蓋用于模擬工程現(xiàn)場(chǎng)的表面植被的材料，作為試驗(yàn)坡體的下墊 面；和 步驟C05 :不同坡體類(lèi)型設(shè)計(jì)通過(guò)改變土層坡形來(lái)實(shí)現(xiàn)，坡體傾角等于巖層坡角，通過(guò) 所述試驗(yàn)槽上部焊接的掛鉤使用吊車(chē)或者下部安裝的千斤頂來(lái)改變坡體傾角。
16. -種使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理模型試驗(yàn)裝置的方法，包括： 步驟01 :設(shè)計(jì)降雨方案，并實(shí)施所述降雨方案；和 步驟02 :觀(guān)測(cè)傳感器數(shù)據(jù)，觀(guān)測(cè)土-巖坡體的狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】G01N33/24GK104459086SQ201410734119
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】李馳, 姚德, 王 忠, 劉傳成, 烏力吉那順 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)