一种室内坡面渗流试验模型槽及试验方法技术

一种室内坡面渗流试验模型槽，其特征在于：它包括槽体倾斜段(1)和底座(2)，其中：槽体倾斜段(1)置于底座(2)上，按照坡面走向，槽体倾斜段(1)的下游端的底部与底座(2)的下游端连接(优选采用铰接式连接)，槽体倾斜段(1)的中间底部与液压推杆(201)的一端连接，液压推杆(201)的另一端与底座(2)连接，且槽体倾斜段(1)进一步划分为堆土槽(3)、位于堆土槽(3)上游的水位槽(4)及位于堆土槽(3)下游的储水槽(5)。本发明专利技术堆土槽通过双层面板结构与长槽形结构框架的厚度差设计形成多个储水小隔间，能够详细收集坡体侧面不同部分渗水量，从而方便细致地分析坡体水文情况。

【技术实现步骤摘要】
一种室内坡面渗流试验模型槽及试验方法
本专利技术具体涉及一种室内坡面渗流试验模型槽及试验方法，属于岩土工程试验设备领域，针对降雨条件下各种不同土质类滑坡，特别是碎石土类滑坡的坡面水文特征的观测以及边界渗流情况的模拟。
技术介绍
以堆积碎石土作为坡体物质或滑体物质的堆积体滑坡是滑坡的一种,在我国滑坡类型中占很大的比例并广泛分布于我国西南及西北地区，具有爆发频率高、持续危害大等特点。在诸多诱发滑坡的外因中，降雨是主要的成因。为了探究在降雨条件下碎石土坡致滑机理，必须了解降雨条件下边坡的坡面水文特征以及边坡的变形破坏机制。传统渗流试验槽大多考虑对土质边坡的模拟且设计上存在很多不满足本试验项目要求的缺陷。基于此，为了弥补现场数据采集不足，需要进行碎石土模型边坡的室内人工降雨试验，探究在不同降雨强度和不同坡度条件下模型斜坡的坡面水文特征(包括水分运移形式以及基质吸力、入渗率、降雨入渗量、降雨径流量、降雨出渗量、出渗速率等物理量的变化规律)。为了有效开展室内坡面渗流模型试验，设计试验所需模型槽。而目前国内外有关滑坡的模型试验槽各式各样，尺寸大小也差别较大，从离心式模型试验槽的几百毫米到框架式原型试验的一二十米没有形成标准，槽体大多使用型钢制作较为笨重，总结目前国内外相关滑坡模型试验，其中试验槽存在以下缺点：(1)大部分试验模型槽都用型钢制作，拼接不方便而不易于移动，成本较高而不利于维修，坡度固定而不能连续改变；(2)模型系统的复杂导致试验前期准备工作复杂，试验周期较长，费时费力，试验可重复性较差；(3)绝大部分试验槽主要用来模拟滑坡探究滑坡的启动机制，没有给予坡体渗流边界情况足够的关注，不能真实再现滑坡的坡面水文特征，不适于坡面渗流试验的开展；(4)滑坡的坡面渗流试验还处在起步阶段，关于模型试验槽的制作还没有确切理论根据；(5)部分研究者进行的坡面渗流试验没有考虑坡体横向渗流边界情况，仅仅考虑二维渗流，与自然状态下坡体渗流情况相差较大。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种室内坡面渗流试验模型槽及试验方法，用以模拟降雨条件下的碎石土土坡渗流情况并观测坡面水文特征，其具有造价低廉、造型美观、制作简单、模块式拼装、维修方便以及可重复使用等优点。根据本专利技术的第一种实施方案，提供一种室内坡面渗流试验模型槽：一种室内坡面渗流试验模型槽，它包括槽体倾斜段和底座。其中：槽体倾斜段置于底座上。按照坡面走向，槽体倾斜段的下游端的底部与底座的下游端连接(优选采用铰接式连接)。槽体倾斜段的中间底部与液压推杆的一端连接，液压推杆的另一端与底座连接。且槽体倾斜段进一步划分为堆土槽、位于堆土槽上游的水位槽及位于堆土槽下游的储水槽。在本专利技术中，堆土槽为上部开口的长槽型结构。堆土槽包括：设置在堆土槽四角的堆土槽主支撑柱，在顶部与堆土槽主支撑柱垂直连接的堆土槽顶部横梁和堆土槽顶部纵梁，在底部与堆土槽主支撑柱垂直连接的堆土槽底部横梁和堆土槽底部纵梁，在堆土槽的前侧面和后侧面，堆土槽主支撑柱之间设有平行于堆土槽主支撑柱的堆土槽侧面支撑柱，堆土槽顶部横梁和堆土槽底部横梁之间设有平行于堆土槽顶部横梁的堆土槽侧面横梁，堆土槽侧面支撑柱和堆土槽侧面横梁垂直连接，堆土槽主支撑柱、堆土槽顶部横梁、堆土槽侧面支撑柱、堆土槽侧面横梁及堆土槽底部横梁之间彼此交错形成多个小隔间，小隔间的侧壁均为双层面板结构，包括内层侧面板和外层侧面板，其中，内层侧面板上设有开孔，外层侧面板上设有第一泄水孔，设置在堆土槽上游端侧面的堆土槽上游端侧面板，设置在堆土槽下游端侧面的堆土槽下游端侧面板，设置在堆土槽底部的堆土槽底板。优选的是，堆土槽侧面支撑柱的数量为2～10根，优选3～8根，更优选4～6根。堆土槽侧面横梁的数量为1～6根，优选1～3根。优选的是，内层侧面板和外层侧面板之间的间距为2～10mm，优选3～8mm。在本专利技术中，水位槽为上部开口的长槽型结构。水位槽的下游端侧面与堆土槽的上游端侧面重合，即水位槽下游端两角的主支撑柱为设置在堆土槽上游端两角的堆土槽主支撑柱，水位槽下游端侧面的顶部纵梁和底部纵梁为设置在堆土槽上游端侧面的堆土槽顶部纵梁和堆土槽底部纵梁，水位槽下游端侧面的侧面板为设置在堆土槽上游端侧面的堆土槽上游端侧面板。水位槽还包括：设置在水位槽上游端两角的水位槽主支撑柱，在顶部与水位槽主支撑柱垂直连接的水位槽顶部横梁和水位槽顶部纵梁，在底部与水位槽主支撑柱垂直连接的水位槽底部横梁和水位槽底部纵梁，设置在水位槽的前侧面、后侧面和上游端侧面的水位槽侧面板，水位槽的底部设有水位槽底板。在本专利技术中，储水槽为上部开口的长槽型结构。储水槽的上游端侧面与堆土槽的下游端侧面重合，即储水槽上游端两角的主支撑柱为设置在堆土槽下游端两角的堆土槽主支撑柱，储水槽上游端侧面的顶部纵梁和底部纵梁为设置在堆土槽下游端侧面的堆土槽顶部纵梁和堆土槽底部纵梁，储水槽上游端侧面的侧面板为设置在堆土槽下游端侧面的堆土槽下游端侧面板。储水槽还包括：设置在储水槽下游端两角的储水槽主支撑柱，在顶部与储水槽主支撑柱垂直连接的储水槽顶部横梁和储水槽顶部纵梁，在底部与储水槽主支撑柱垂直连接的储水槽底部横梁和储水槽底部纵梁，设置在储水槽的前侧面、后侧面和下游端侧面的储水槽侧面板，储水槽的底部设有储水槽底板。优选的是，储水槽侧面板上设有第二泄水孔。在本专利技术中，底座包括液压推杆、支撑座、型钢结构垫块及多个第一方木垫块。其中支撑座的下游端与堆土槽下游端的底部连接(优选采用铰接式连接)。型钢结构垫块位于支撑座下方的左侧，第一方木垫块位于支撑座下方的右侧。液压推杆与型钢结构垫块的右侧连接且液压推杆位于型钢结构垫块与第一方木垫块之间的空隙中。优选的是，支撑座包括支撑座横梁和支撑座纵梁。支撑座纵梁平行设置于支撑座横梁之间且与支撑座横梁垂直连接。液压推杆穿过支撑座与堆土槽的中间底部连接。在本专利技术中，水位槽还包括水位槽侧面横梁和水位槽侧面纵梁。水位槽侧面横梁设置在水位槽前侧面和后侧面的水位槽顶部横梁和水位槽底部横梁之间，并且水位槽侧面横梁平行于水位槽顶部横梁。水位槽侧面纵梁设置在水位槽上游端侧面的2根水位槽主支撑柱之间，并且水位槽侧面纵梁垂直于水位槽主支撑柱。在本专利技术中，储水槽还包括储水槽侧面横梁和储水槽侧面纵梁。储水槽侧面横梁设置在储水槽前侧面和后侧面的储水槽顶部横梁和储水槽底部横梁之间，并且储水槽侧面横梁平行于储水槽顶部横梁。储水槽侧面纵梁设置在储水槽下游端侧面的2根储水槽主支撑柱之间，并且储水槽侧面纵梁垂直于储水槽主支撑柱。优选的是，水位槽侧面横梁的数量为1～6根，优选1～3根。水位槽侧面纵梁的数量为1～6根，优选1～3根。储水槽侧面横梁的数量为1～6根，优选1～3根。储水槽侧面纵梁的数量为1～6根，优选1～3根。在本专利技术中，底座还包括设置在槽体倾斜段与支撑座之间的多个第二方木垫块。优选的是，支撑座还包括液压推杆适应横梁和支撑座右侧横梁。其中液压推杆适应横梁设置在液压推杆左右两侧的2根支撑座纵梁之间，位于液压推杆的前后两侧，且液压推杆适应横梁与2根支撑座纵梁垂直连接。支撑座右侧横梁设置在支撑座右侧的2根支撑座纵梁之间且支撑座右侧横梁与支撑座纵梁垂直连接。优选的是，支撑座纵梁的数量为2～10根，优选3～8根。支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室内坡面渗流试验模型槽，其特征在于：它包括槽体倾斜段(1)和底座(2)，其中：槽体倾斜段(1)置于底座(2)上，按照坡面走向，槽体倾斜段(1)的下游端的底部与底座(2)的下游端连接(优选采用铰接式连接)，槽体倾斜段(1)的中间底部与液压推杆(201)的一端连接，液压推杆(201)的另一端与底座(2)连接，且槽体倾斜段(1)进一步划分为堆土槽(3)、位于堆土槽(3)上游的水位槽(4)及位于堆土槽(3)下游的储水槽(5)。

【技术特征摘要】
1.一种室内坡面渗流试验模型槽，其特征在于：它包括槽体倾斜段(1)和底座(2)，其中：槽体倾斜段(1)置于底座(2)上，按照坡面走向，槽体倾斜段(1)的下游端的底部与底座(2)的下游端连接(优选采用铰接式连接)，槽体倾斜段(1)的中间底部与液压推杆(201)的一端连接，液压推杆(201)的另一端与底座(2)连接，且槽体倾斜段(1)进一步划分为堆土槽(3)、位于堆土槽(3)上游的水位槽(4)及位于堆土槽(3)下游的储水槽(5)。2.根据权利要求1所述的模型槽，其特征在于：堆土槽(3)为上部开口的长槽型结构，堆土槽(3)包括：设置在堆土槽(3)四角的堆土槽主支撑柱(301)，在顶部与堆土槽主支撑柱(301)垂直连接的堆土槽顶部横梁(302)和堆土槽顶部纵梁(303)，在底部与堆土槽主支撑柱(301)垂直连接的堆土槽底部横梁(304)和堆土槽底部纵梁(305)，在堆土槽(3)的前侧面和后侧面，堆土槽主支撑柱(301)之间设有平行于堆土槽主支撑柱(301)的堆土槽侧面支撑柱(306)，堆土槽顶部横梁(302)和堆土槽底部横梁(304)之间设有平行于堆土槽顶部横梁(302)的堆土槽侧面横梁(307)，堆土槽侧面支撑柱(306)和堆土槽侧面横梁(307)垂直连接，堆土槽主支撑柱(301)、堆土槽顶部横梁(302)、堆土槽侧面支撑柱(306)、堆土槽侧面横梁(307)及堆土槽底部横梁(304)之间彼此交错形成多个小隔间(6)，小隔间(6)的侧壁均为双层面板结构，包括内层侧面板(308)和外层侧面板(309)，其中，内层侧面板(308)上设有开孔(310)，外层侧面板(309)上设有第一泄水孔(311)，设置在堆土槽(3)上游端侧面的堆土槽上游端侧面板(312)，设置在堆土槽(3)下游端侧面的堆土槽下游端侧面板(313)，设置在堆土槽(3)底部的堆土槽底板(314)；优选的是，堆土槽侧面支撑柱(306)的数量为2～10根，优选3～8根，更优选4～6根，堆土槽侧面横梁(307)的数量为1～6根，优选1～3根；和/或内层侧面板(308)和外层侧面板(309)之间的间距为2～10mm，优选3～8mm。3.根据权利要求2所述的模型槽，其特征在于：水位槽(4)为上部开口的长槽型结构，水位槽(4)的下游端侧面与堆土槽(3)的上游端侧面重合，即水位槽(4)下游端两角的主支撑柱为设置在堆土槽(3)上游端两角的堆土槽主支撑柱(301)，水位槽(4)下游端侧面的顶部纵梁和底部纵梁为设置在堆土槽(3)上游端侧面的堆土槽顶部纵梁(303)和堆土槽底部纵梁(305)，水位槽(4)下游端侧面的侧面板为设置在堆土槽(3)上游端侧面的堆土槽上游端侧面板(312)，水位槽(4)还包括：设置在水位槽(4)上游端两角的水位槽主支撑柱(401)，在顶部与水位槽主支撑柱(401)垂直连接的水位槽顶部横梁(402)和水位槽顶部纵梁(403)，在底部与水位槽主支撑柱(401)垂直连接的水位槽底部横梁(404)和水位槽底部纵梁(405)，设置在水位槽(4)的前侧面、后侧面和上游端侧面的水位槽侧面板(406)，水位槽(4)的底部设有水位槽底板(407)。4.根据权利要求2或3中任一项所述的模型槽，其特征在于：储水槽(5)为上部开口的长槽型结构，储水槽(5)的上游端侧面与堆土槽(3)的下游端侧面重合，即储水槽(5)上游端两角的主支撑柱为设置在堆土槽(3)下游端两角的堆土槽主支撑柱(301)，储水槽(5)上游端侧面的顶部纵梁和底部纵梁为设置在堆土槽(3)下游端侧面的堆土槽顶部纵梁(303)和堆土槽底部纵梁(305)，储水槽(5)上游端侧面的侧面板为设置在堆土槽(3)下游端侧面的堆土槽下游端侧面板(313)，储水槽(5)还包括：设置在储水槽(5)下游端两角的储水槽主支撑柱(501)，在顶部与储水槽主支撑柱(501)垂直连接的储水槽顶部横梁(502)和储水槽顶部纵梁(503)，在底部与储水槽主支撑柱(501)垂直连接的储水槽底部横梁(504)和储水槽底部纵梁(505)，设置在储水槽(5)的前侧面、后侧面和下游端侧面的储水槽侧面板(506)，储水槽(5)的底部设有储水槽底板(507)；优选的是，储水槽侧面板(506)上设有第二泄水孔(508)。5.根据权利要求1-4中任一项所述的模型槽，其特征在于：底座(2)包括液压推杆(201)、支撑座(202)、型钢结构垫块(203)及多个第一方木垫块(204)，其中支撑座(202)的下游端与堆土槽(3)下游端的底部连接(优选采用铰接式连接)，型钢结构垫块(203)位于支撑座(202)下方的左侧，第一方木垫块(204)位于支撑座(202)下方的右侧，液压推杆(201)与型钢结构垫块(203)的右侧连接且液压推杆(201)位于型钢结构垫块(203)与第一方木垫块(204)之间的空隙中；优选的是，支撑座(202)包括支撑座横梁(20201)和支撑座纵梁(20202)，支撑座纵梁(20202)平行设置于支撑座横梁(20201)之间且与支撑座横梁(20201)垂直连接，液压推杆(201)穿过支撑座(202)与堆土槽(3)的中间底部连接。6.根据权利要求1-5中任一项所述的模型槽，其特征在于：水位槽(4)还包括水位槽侧面横梁(408...

【专利技术属性】
技术研发人员：董辉，赵一帆，罗正东，蒋秀姿，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43