一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置及方法制造方法及图纸

技术编号:15649197 阅读:120 留言:0更新日期:2017-06-17 01:58
本发明专利技术涉及一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置及方法,包括倾斜设置的U型坡台,所述U型坡台位于水平高端的一端的底部设有千斤顶,所述U型坡台位于水平低端的一端活动连接有缓冲平台,所述缓冲平台上设有排水孔;所述U型坡台的周边设有加热装置;所述U型坡台的两侧板的顶部均设有轨道,两个所述轨道上均设有多个滑动座,两个所述轨道上的所述滑动座一一对应通过横梁连接,所述横梁上设有多个百分表,本发明专利技术能有效改善现有装置不能调整顺层岩质边坡坡角、不能模拟冻融作用对顺层岩质边坡作用等问题,操作方便、监测直观等优点,对指导寒区顺层岩质边坡稳定性评价及处治具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置及方法
本专利技术涉及一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置及方法,属于地质工程领域,特别是冻融循环作用对顺层岩质边坡变形影响的试验方法,适用于分析我国寒冷地区的顺层岩质边坡变形破坏机理及稳定性研究。
技术介绍
顺层岩质边坡稳定性问题是山区铁路建设过程常见的工程地质问题之一,也是铁路施工人员密切关注的重要问题之一。在我国北方地区,由于铁路修建周期长,已开挖的顺层岩质边坡往往要经过多次反复冻融作用,由于冻胀作用对顺层岩质边坡变形及稳定性的影响机理较为复杂,且无类似边坡工程变形特征及稳定性评价的经验可供借鉴,因此研究冻融对顺层岩质边坡变形影响成为一个急需解决的问题。采用物理模拟试验模型研究冻融作用对顺层岩质边坡变形的影响,具有操作方便、监测直观等优点,对指导岩质边坡稳定性评价及工程处治具有重要意义。目前,关于冻融作用对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置及试验方法的研究相对较少,大部分为天然状态、降雨状态或开挖状态下顺层岩质边坡稳定性的影响研究。如中国技术专利“顺层岩质边坡滑移试验系统”(授权公告号:CN204882545U,授权公告日:2015.12.16),提供了一种顺层岩质边坡滑移试验系统。如中国技术专利“顺层岩质边坡轻型加固构造”(授权公告号:CN201099861Y,授权公告日:2008.8.13),公开了一种顺层岩质边坡轻型加固构造,它包括在坡面上成排、成列布设的抗剪锚杆,各抗剪锚杆由锚孔穿入稳定基岩内且与之锚固连接,设置于坡面上的连接构件与各抗剪锚杆的外锚头固定连接。中国专利技术专利“一种岩堆边坡冻融循环作用变形物理模型试验装置及试验方法”(授权公告号:CN104807975B,授权公告日:2016-8-17),公开了一种岩堆边坡冻融循环作用变形物理模型试验装置及试验方法,适应于我国北方极寒地区的岩堆边坡变形破坏机理分析及稳定性研究。目前,已有顺层岩质边坡模型试验中,未考虑冻融作用对顺层岩质边坡的影响,且不能调整岩质边坡的坡角,故不能开展冻融特殊工况对顺层岩质边坡变形破坏的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置及方法,能有效改善现有装置不能调整顺层岩质边坡坡角、不能模拟冻融作用对顺层岩质边坡作用等问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,包括倾斜设置的U型坡台,所述U型坡台位于水平高端的一端的底部设有用于升降所述U型坡台的千斤顶,所述U型坡台位于水平低端的一端活动连接有用于打开或关闭所述U型坡台端部的缓冲平台,所述缓冲平台上设有贯穿所述缓冲平台的排水孔;所述U型坡台的周边设有加热装置;所述U型坡台的两侧板的顶部均设有沿所述U型坡台的两侧板长度方向延伸的轨道,两个所述轨道上均设有多个可沿所述轨道长度方向滑动且可固定在所述轨道上的滑动座,两个所述轨道上的所述滑动座一一对应通过横梁连接,所述横梁上设有多个百分表。本专利技术的有益效果是:本专利技术能有效改善现有装置不能调整顺层岩质边坡坡角、不能模拟冻融作用对顺层岩质边坡作用等问题,操作方便、监测直观等优点,适用于在东北地区模拟冻融对顺层岩质边坡变形影响的物理模拟实验,对指导寒区顺层岩质边坡稳定性评价及处治具有重要意义。在上述技术方案的基础上,本专利技术还可以做如下改进。进一步,所述横梁为金属横梁,所述百分表通过电磁铁固定在所述横梁上。采用上述进一步方案的有益效果是:采用电磁铁将所述百分表进行固定,能方便百分表的安装和拆卸。进一步,所述加热装置为碘钨灯。采用上述进一步方案的有益效果是:加热装置采用碘钨灯,根据需要调节加热温度。进一步,所述U型坡台位于水平高端的一端的底部固定有沿所述U型坡台长度方向设置的千斤顶轨道,所述千斤顶的顶部设在所述千斤顶轨道内,且所述千斤顶的顶部可在所述千斤顶轨道内滑动。采用上述进一步方案的有益效果是:在U型坡台位于水平高端的一端的底部设置千斤顶轨道,在千斤顶的活塞顶起和下落的过程中,千斤顶的活塞的顶部沿千斤顶轨道滑动,增大千斤顶调节U型坡台倾斜角的范围。进一步,所述千斤顶轨道的数量为两个,两个所述千斤顶轨道关于所述U型坡台的长度方向的中心线对称设置,两个所述千斤顶轨道对应连接两个所述千斤顶。采用上述进一步方案的有益效果是:在U型坡台位于水平高端的一端的底部设置两个千斤顶轨道,能确保在顶起U型坡台的过程中U型坡台能保持平稳地升降。进一步,所述U型坡台位于水平低端的一端的两侧均设有通过混凝土基座固定设置的轴承,两个所述轴承件设有连接轴,所述连接轴的两端分别设在两个所述轴承上,所述连接轴穿过并与所述缓冲平台的一端固定连接。采用上述进一步方案的有益效果是:通过连接轴带动缓冲平台转动,实现对U型坡台位于水平低端的一端的关闭和开启。进一步,两个所述轨道分别固定在所述U型坡台的两侧板的顶部,所述轨道上设有T型槽,所述滑动座的底端为与所述T型槽相匹配的“上”形结构,所述滑动座的底端设在所述T型槽内,所述轨道上设有多个沿所述轨道长度方向均匀设置的螺孔,所述螺孔内设有可将所述滑动座的底端固定在所述T型槽内的螺栓。采用上述进一步方案的有益效果是:在轨道上设置T型槽,将滑动座的底部设置成与T型槽相匹配的“⊥”形结构,滑动座可在T型槽内移动,并通过螺栓进行定位,结构简单,滑动方便。进一步,所述轨道上设有沿所述轨道长度方向设置的标尺。采用上述进一步方案的有益效果是:标尺的设置能方便滑动座的定位。进一步,所述缓冲平台的底部设有用于支承所述缓冲平台的支座,所述缓冲平台的底部设有一端与所述排水孔连通的引流管,所述引流管的另一端连接排水沟。采用上述进一步方案的有益效果是:引流管的设置能将滑到缓冲平台上的水进行导出,方便水渍的清理。进一步,所述千斤顶的底部设有用于支撑所述千斤顶的千斤顶底座。采用上述进一步方案的有益效果是:千斤顶底座的设置能对千斤顶进行支撑,并且能提高千斤顶提升U型坡台的角度。一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验方法,采用上述所述的冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置进行冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验,包括以下步骤:步骤一,开展野外地质调查:通过野外宏观地质调查,测量顺层岩质边坡的岩层产状及岩层厚度;步骤二,制备石板和饱和粘土:确定模型试验的相似比,确定并预制模型中使用的石板尺寸,预制完成后浸泡在0℃的水中备用,制备饱和的粘土;步骤三,设置千斤顶:使U型坡台的水平高端的底部的千斤顶的活塞上升,直到U型坡台的坡度等于岩层的倾角为止;步骤四,设置缓冲平台:使用缓冲平台封堵所述U型坡台的水平低端的端部,并且堵塞排水孔,在缓冲平台朝向所述U型坡台的一面上均匀涂抹黄油;步骤五,构建顺层岩质边坡:在U型坡台的两侧壁上均匀涂抹黄油,在U型坡台上从下往上布置三层所述石板,石板之间充填饱和的黏土,共同形成顺层岩质边坡模型,并在模型表面至少确定1条监测剖面,并做好标记;步骤六,设置百分表:调节横梁的位置以及百分表,使得百分表的量测头顶在监测剖面上的岩质边坡表面及顶部岩层的侧面上,并记录初始读数;步骤七,模拟冻结过程:在岩质边坡上洒水,使石板和粘土充分饱和,,保持模型温度在-5℃~-25℃下,使模型充分冻本文档来自技高网
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一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置及方法

【技术保护点】
一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,其特征在于,包括倾斜设置的U型坡台(101),所述U型坡台(101)位于水平高端的一端的底部设有用于升降所述U型坡台(101)的千斤顶(102),所述U型坡台(101)位于水平低端的一端活动连接有用于打开或关闭所述U型坡台(101)端部的缓冲平台(104),所述缓冲平台(104)上设有贯穿所述缓冲平台(104)的排水孔(105);所述U型坡台(101)的周边设有加热装置(113);所述U型坡台(101)的两侧板的顶部均设有沿所述U型坡台(101)的两侧板长度方向延伸的轨道(117),两个所述轨道(117)上均设有多个可沿所述轨道(117)长度方向滑动且可固定在所述轨道(117)上的滑动座(106),两个所述轨道(117)上的所述滑动座(106)一一对应通过横梁(107)连接,所述横梁(107)上设有多个百分表(112)。

【技术特征摘要】
1.一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,其特征在于,包括倾斜设置的U型坡台(101),所述U型坡台(101)位于水平高端的一端的底部设有用于升降所述U型坡台(101)的千斤顶(102),所述U型坡台(101)位于水平低端的一端活动连接有用于打开或关闭所述U型坡台(101)端部的缓冲平台(104),所述缓冲平台(104)上设有贯穿所述缓冲平台(104)的排水孔(105);所述U型坡台(101)的周边设有加热装置(113);所述U型坡台(101)的两侧板的顶部均设有沿所述U型坡台(101)的两侧板长度方向延伸的轨道(117),两个所述轨道(117)上均设有多个可沿所述轨道(117)长度方向滑动且可固定在所述轨道(117)上的滑动座(106),两个所述轨道(117)上的所述滑动座(106)一一对应通过横梁(107)连接,所述横梁(107)上设有多个百分表(112)。2.根据权利要求1所述的一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,其特征在于,所述U型坡台(101)位于水平高端的一端的底部固定有沿所述U型坡台(101)长度方向设置的千斤顶轨道(109),所述千斤顶(102)的顶部设在所述千斤顶轨道(109)内,且所述千斤顶(102)的顶部可在所述千斤顶轨道(109)内滑动。3.根据权利要求2所述的一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,其特征在于,所述千斤顶轨道(109)的数量为两个,两个所述千斤顶轨道(109)关于所述U型坡台(101)的长度方向的中心线对称设置,两个所述千斤顶轨道(109)对应连接两个所述千斤顶(102)。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,其特征在于,所述U型坡台(101)位于水平低端的一端的两侧均设有通过混凝土基座(118)固定设置的轴承(122),两个所述轴承(122)件设有连接轴(103),所述连接轴(103)的两端分别设在两个所述轴承(122)上,所述连接轴(103)穿过并与所述缓冲平台(104)的一端固定连接。5.根据权利要求1至3任一项所述的一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,其特征在于,两个所述轨道(117)分别固定在所述U型坡台(101)的两侧板的顶部,所述轨道(117)上设有T型槽(125),所述滑动座(106)的底端为与所述T型槽(125)相匹配的“上”形结构,所述滑动座(106)的底端设在所述T型槽(125)内,所述轨道(117)上设有多个沿所述轨道(117)长度方向均匀设置的螺孔(126),所述螺孔(126)内设有可将所述滑动座(106)的底端固定在所述T型槽(125)内的螺栓(119)。6.根据权利要求5所述的一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,其特征在于,所述轨道(117)上设有沿所述轨道(117)长度方向设置的标尺(111)。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱大鹏伍康林王晨旭徐凯田奉鑫邓清禄曲宏略王涛张洋洋杨敏
申请(专利权)人:西南石油大学
类型:发明
国别省市:四川,51

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