本發(fā)明涉及邊坡工程試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種邊坡失穩(wěn)試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

隨著世界人口的不斷增長(zhǎng)，人類(lèi)生產(chǎn)生活的空間不斷擴(kuò)展，以經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件為支撐的工程活動(dòng)愈加頻繁，加之受全球氣候變化的因素的影響，滑坡災(zāi)害頻發(fā)，其中不乏大型滑坡災(zāi)害，造成了巨大的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。迄今為止，但凡有人類(lèi)生產(chǎn)生活活動(dòng)的地區(qū)，都發(fā)生過(guò)滑坡災(zāi)害，成為各種災(zāi)害中，頻率高、損失大的災(zāi)害類(lèi)型。

隨著露天采場(chǎng)的不斷延深，很多露天礦山的邊坡不斷加高加陡，形成高陡邊坡，滑坡風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越高，因此礦山邊坡穩(wěn)定性是我國(guó)露天礦山特別是深部開(kāi)采露天礦山必須面對(duì)的一個(gè)重大問(wèn)題，礦山邊坡的動(dòng)力災(zāi)害的監(jiān)測(cè)及預(yù)警技術(shù)，將是礦山安全生產(chǎn)領(lǐng)域的重要研究方向及關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。

現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)邊坡失穩(wěn)的試驗(yàn)裝置往往采用等比例縮小模型在有限封閉空間水平地面進(jìn)行堆筑，但由于模型的縮尺效應(yīng)，真正通過(guò)相似性模擬實(shí)現(xiàn)邊坡滑坡、尾礦庫(kù)潰壩現(xiàn)象的幾乎沒(méi)有文獻(xiàn)及報(bào)道，這大大限制了對(duì)邊坡工程失穩(wěn)破壞機(jī)理的認(rèn)識(shí)和探索。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種邊坡失穩(wěn)試驗(yàn)裝置，該裝置可以進(jìn)行大型邊坡工程室內(nèi)相似性模擬試驗(yàn)，從而對(duì)邊坡失穩(wěn)的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程進(jìn)行跟蹤、分析及研究，進(jìn)而為邊坡失穩(wěn)破壞機(jī)理研究以及滑坡預(yù)警技術(shù)研究提供有效的技術(shù)支持。

一種邊坡失穩(wěn)試驗(yàn)裝置，所述裝置包括主機(jī)系統(tǒng)和給水系統(tǒng)，所述主機(jī)系統(tǒng)包括機(jī)架和傾翻裝置，其中：

所述機(jī)架由底板和圍擋墻焊接而成，所述底板采用型鋼和厚鋼板焊接而成，所述圍擋墻安裝于所述底板的上部，且三面墻體圍擋，一面墻體開(kāi)放，該開(kāi)放的墻體用于模擬邊坡失穩(wěn)后模擬材料的流出；

所述傾翻裝置采用三角舉升架，通過(guò)不同角度的抬升實(shí)現(xiàn)下滑力增加和邊坡角度增大，從而進(jìn)行邊坡失穩(wěn)試驗(yàn)；

所述給水系統(tǒng)位于所述主機(jī)系統(tǒng)的左側(cè)，用于物理模擬試驗(yàn)過(guò)程中的尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)水位、降雨、地下水邊界條件的外部供水，包括有給水箱，該給水箱的出水管由流量調(diào)節(jié)閥門(mén)控制；

所述給水系統(tǒng)分為兩部分，一部分由上水管直接從所述主機(jī)系統(tǒng)的箱頂部進(jìn)水，用于模擬邊坡上游水位的變化對(duì)坡體穩(wěn)定性的影響；另一部分由所述主機(jī)系統(tǒng)的箱底部進(jìn)水，用于模擬地下水變化對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。

所述傾翻裝置進(jìn)一步包括連接軸、轉(zhuǎn)動(dòng)軸和液壓傾翻油缸，其中：

所述液壓傾翻油缸的最大行程為3000mm，單個(gè)液壓傾翻油缸最大舉升力300噸，最大可將底座及墻體傾翻20°，能將所述機(jī)架停留并保持在0°～20°任意角度。

在所述底板的上表面縱橫向焊裝有間距50×50cm的鋼筋網(wǎng)格，并根據(jù)地形的不同在鋼筋網(wǎng)格的交點(diǎn)處垂直焊接高度不等的短鋼筋，用于錨固原始地形，防止模型在抬升狀態(tài)下由底板整體滑出，或防止尾礦庫(kù)模型由原始地形發(fā)生滑動(dòng)破壞。

所述主機(jī)系統(tǒng)的箱頂部還設(shè)置有三組噴頭，所述噴頭與所述給水系統(tǒng)的上水管連接，每組噴頭單獨(dú)用軟塑料管連接，能獨(dú)立控制各組噴淋裝置；

且每組噴頭均采用不銹鋼管制成，噴頭出水直徑為5mm。

在所述主機(jī)系統(tǒng)的箱頂部還設(shè)置有遮擋，所述噴頭向上噴水，利用該遮擋使水流自然反射下來(lái)，形成降雨。

在所述給水箱中還安裝有增壓裝置，用來(lái)控制降雨壓力與水量。

在所述圍擋墻的三面圍擋墻體中，左右兩側(cè)采用中空結(jié)構(gòu)，并安裝有四塊高強(qiáng)度玻璃鋼板，用來(lái)觀察試驗(yàn)過(guò)程中模型內(nèi)部變形、破壞及浸潤(rùn)線的狀況。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，上述裝置可以進(jìn)行大型邊坡工程室內(nèi)相似性模擬試驗(yàn)，從而對(duì)邊坡失穩(wěn)的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程進(jìn)行跟蹤、分析及研究，進(jìn)而為邊坡失穩(wěn)破壞機(jī)理及滑坡預(yù)警技術(shù)研究提供有效的技術(shù)支持。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的邊坡失穩(wěn)試驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述底板下部的加固結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的傾翻裝置的抬升示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述的底板上表面焊接鋼筋網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例所述的上部噴淋裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例所提供的邊坡失穩(wěn)試驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖，所述裝置包括主機(jī)系統(tǒng)和給水系統(tǒng)，所述主機(jī)系統(tǒng)包括機(jī)架和傾翻裝置，其中：

所述機(jī)架由底板和圍擋墻焊接而成，所述底板采用型鋼和厚鋼板焊接而成，所述圍擋墻安裝于所述底板的上部，且三面墻體圍擋，一面墻體開(kāi)放，該開(kāi)放的墻體用于模擬邊坡失穩(wěn)后模擬材料(例如水土石混合體)的流出；

另外，為了保證左右兩側(cè)擋墻的穩(wěn)定性，前端潰出口上下部設(shè)置有鋼梁，同時(shí)為了保證強(qiáng)度及剛度，底板下端焊接成井字結(jié)構(gòu)，如圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例所述底板下部的加固結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)現(xiàn)中，在所述圍擋墻的三面圍擋墻體中，左右兩側(cè)擋墻采用中空結(jié)構(gòu)，安裝有四塊玻璃鋼板，便于觀察試驗(yàn)過(guò)程中模型內(nèi)部變形、破壞及浸潤(rùn)線狀態(tài)；

所述傾翻裝置采用三角舉升架，通過(guò)不同角度的抬升實(shí)現(xiàn)下滑力增加和邊坡角度增大，從而進(jìn)行邊坡失穩(wěn)試驗(yàn)；

所述給水系統(tǒng)位于所述主機(jī)系統(tǒng)的左側(cè)，用于物理模擬試驗(yàn)過(guò)程中地下水、降雨、尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)水位等邊界條件的外部供水，包括有1.5m×2m×2m的給水箱，該給水箱的出水管由流量調(diào)節(jié)閥門(mén)控制；

所述給水系統(tǒng)分為兩部分，一部分由上水管直接從所述主機(jī)系統(tǒng)的箱頂部進(jìn)水，模擬邊坡上游水位的變化對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響；另一部分所述主機(jī)系統(tǒng)的箱底部進(jìn)水孔進(jìn)水，模擬地下水位變化對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。

具體實(shí)現(xiàn)中，所述傾翻裝置進(jìn)一步包括有連接軸、轉(zhuǎn)動(dòng)軸和液壓傾翻油缸，如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例所提供的傾翻裝置的抬升示意圖，參考圖3：

所述液壓傾翻油缸的最大行程為3000mm，單個(gè)液壓傾翻油缸最大舉升力300噸，最大可將底座及墻體傾翻20°，能將所述機(jī)架停留并保持在0°～20°任意角度。

另外，在試驗(yàn)過(guò)程中，在抬升的狀態(tài)下，為了保證試驗(yàn)平臺(tái)上土石混合體模擬材料不與底板發(fā)生滑動(dòng)脫落，在主機(jī)系統(tǒng)的底板上表面縱橫向焊裝有間距50×50cm焊裝鋼筋網(wǎng)格，如圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例所述的底板上表面焊接鋼筋網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)示意圖，參考圖4，通過(guò)底板的焊裝鋼筋網(wǎng)格，增大底板與模擬材料的摩擦力，防止抬升狀態(tài)下由于模擬材料與承載平臺(tái)的相對(duì)滑動(dòng)而造成的模型整體滑出，造成試驗(yàn)失敗，此外，根據(jù)地形的不同在鋼筋網(wǎng)格交點(diǎn)處垂直焊接高度不等的短鋼筋，起到錨固原始地形的作用，防止在進(jìn)行尾礦庫(kù)潰壩試驗(yàn)中，在尾礦庫(kù)壩體破壞之前，出現(xiàn)沿著原始地形內(nèi)部發(fā)生滑動(dòng)破壞的現(xiàn)象。

具體實(shí)現(xiàn)中，在所述主機(jī)系統(tǒng)的箱頂部還設(shè)置有三組噴頭用于模擬不同降雨強(qiáng)度及降雨密度等降雨邊界條件，如圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例所述的上部噴淋裝置結(jié)構(gòu)示意圖，例如可以是紅藍(lán)黑三組噴頭，該噴頭與所述給水系統(tǒng)的上水管連接，紅色噴頭為第一組，藍(lán)色噴頭為第二組，黑色噴頭為第三組，每組單獨(dú)用軟塑料管連接，可以獨(dú)立控制各組噴淋裝置；

所述三組噴頭采用不銹鋼管制成，噴頭出水直徑為5mm。

在所述箱頂部還設(shè)置有遮擋，所述噴頭向上噴水，通過(guò)該遮擋使水流自然反射下來(lái)，形成自然降雨。

另外，在所述給水箱中還可以安裝增壓裝置，以模擬不同降雨強(qiáng)度。

綜上所述，利用本發(fā)明所述試驗(yàn)裝置，可以進(jìn)行大型邊坡工程室內(nèi)相似性模擬試驗(yàn)，從而對(duì)邊坡失穩(wěn)的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程進(jìn)行跟蹤、分析及研究，獲得邊坡滑坡破壞從形成、穩(wěn)定、孕育、發(fā)展、破壞的動(dòng)態(tài)時(shí)空演化規(guī)律及表現(xiàn)形式，并且根據(jù)對(duì)邊坡失穩(wěn)破壞規(guī)律及特征的認(rèn)識(shí)，研究可用于邊坡失穩(wěn)前臨滑預(yù)警的方法，從而為邊坡失穩(wěn)破壞機(jī)理以及滑坡預(yù)警提供技術(shù)支持，該研究成果將對(duì)于自然邊坡滑坡災(zāi)害、礦山邊坡災(zāi)害、滑坡災(zāi)害重現(xiàn)等工作起到重要的保障作用，具有較為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。