野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置及试验方法，试验装置包括加压设备和记录设备，所述加压设备包括加压元件，加压元件能够嵌入底部岩层和底部岩层之间并垂直于岩层层面对底部岩层和顶部岩层进行加压；记录设备正对试验区域设置，用于在加压设备对岩层施加压力过程中连续定点拍摄岩体。本发明专利技术能够通过试验装置对岩层施加沿坡向的压力，使岩层发生弯折变形，模拟岩体向临空面发生倾倒变形及破坏的过程，从而分析和预测其变形破坏的发育规律和发育趋势。

【技术实现步骤摘要】
野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置及试验方法
本专利技术涉及岩体测试仪器领域，具体涉及野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置及试验方法。
技术介绍
层状反倾、直立或陡倾顺层岩质边坡易发生向边坡临空面方向的倾倒破坏和弯折变形。此类变形破坏模式在我国西南部高山峡谷强卸荷地区的岩质边坡发育尤其普遍，其对人员、建筑、公路、电站等危害巨大，具有普遍性、复杂性、区域性以及危害性等特点。现有分析评价方法主要为室内的相似模型实验和数值模拟分析两种。由于岩层弯折变形的复杂性等特点，室内的实验和数值模拟均不能完全分析现场实际变形情况，则需要现场进行相关实验分析，得出原位岩体弯折变形的规律。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置及试验方法，能够通过试验装置对岩层施加沿坡向的压力，使岩层发生弯折变形，模拟岩体向临空面发生倾倒变形及破坏的过程，从而分析和预测其变形破坏的发育规律和发育趋势。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置，包括加压设备和记录设备，所述加压设备包括加压元件，所述加压元件能够嵌入顶部岩层和底部岩层之间并垂直于岩层层面对顶部岩层和底部岩层进行加压；所述记录设备正对试验区域设置，用于在加压设备对岩层施加压力过程中连续定点拍摄岩体。进一步地，所述加压元件为千斤顶。进一步地，所述加压元件的两端分别设置有顶部加压板和底部加压板，所述顶部加压板抵靠顶部岩层且位于顶部岩层和所述加压元件之间，所述底部加压板抵靠底部岩层且位于底部岩层和加压元件之间。进一步地，所述加压元件通过液压管连接有液压泵。进一步地，所述液压泵为手持式液压泵。进一步地，所述记录设备包括相机。野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验方法，包括如下步骤：（1）选定试验点，选择岩层条件较好能够稳固嵌入安装加压元件的层状岩体，然后在岩层尚未发生倾倒变形的出露位置选择布置试验区域；（2）在试验区域内，将加压元件稳定嵌入底部岩层和顶部岩层之间的凹槽内，使加压元件的加压方向垂直于岩层层面；同时，记录加压前岩层视倾角；（3）根据作用岩体尺寸，在试验岩层受压区域沿单一层面从上到下以固定间隔标注多个记号点；（4）在正对试验区域布置记录设备；（5）在试验区域附近用卷尺拉出一定长度作为标尺，启动加压元件对顶部岩层和底部岩层沿垂直于岩层层面方向加压，同时用记录设备对被加压的岩层进行连续固定拍摄，直至岩层发生弯折发生断裂变形，加压元件停止加压。进一步地，在步骤（5）之后还设置步骤（6），将实验中拍摄的照片进行处理和数据分析，得到各组记号点的位移随时间变化曲线，从而得出岩体弯折变形的发育规律和发育趋势。进一步地，加压元件为千斤顶。进一步地，所述步骤（2）中，在所述加压元件的两端分别设置顶部加压板和底部加压板后，将加压元件以及两端的顶部加压板和底部加压板一起稳定嵌入底部岩层和顶部岩层之间的凹槽内，所述顶部加压板抵靠顶部岩层且位于顶部岩层和所述加压元件之间，所述底部加压板抵靠底部岩层且位于底部岩层和加压元件之间。本专利技术的实验仪适用于地质、岩土、水电等行业中遇见的岩质层状边坡的弯折变形破坏分析，主要针对于反倾边坡、直立边坡以及大倾角顺倾边坡。通过实验设备对底部岩层进行加压，模拟天然状态下，岩层所受的往临空面方向变形的力，采用记录设备记录变形发育的过程，从而得出岩层弯折破坏的规律与发育过程。本专利技术具有便携的特点，且解决了已有对于弯折试验缺少野外原位试验的问题，更能符合实际情况的研究岩层弯折破坏特征的问题。附图说明图1为本专利技术试验仪中的实验设备结构示意图。图2为本专利技术试验仪布置示意图。图3为实施例1中岩层标记点的位移时间变化曲线图。图中：1-加压元件，2-顶部加压板，3-底部加压板，4-液压泵，5-液压管，6-顶部岩层，7-底部岩层,8-记录设备，9-三脚架。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步详述。如图1-2所示，其为一种野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置，其包括加压设备和记录设备8，所述加压设备包括加压元件1，所述加压元件1能够嵌入顶部岩层6和底部岩层7之间并垂直于岩层层面对顶部岩层6和底部岩层7进行加压；所述记录设备8正对试验区域设置，用于在实验设备对岩层施加压力过程中连续固定拍摄岩体。所述加压元件的两端分别设置有顶部加压板2和底部加压板3，所述顶部加压板2抵靠顶部岩层6且位于顶部岩层和所述加压元件之间，所述底部加压板3抵靠底部岩层7且位于底部岩层和加压元件之间，以适应不同岩层产状。仪器布置的位置顶部加压板和底部加压板与岩层接触面应尽量平行，且平行于层面，以确保施加压力与层面垂直。所述底部加压板和所述顶部加压板优选采用钢板。所述加压元件1通过液压管5连接有液压泵4，能提供足够的压力和行程。加压元件优选为千斤顶。所述液压泵4优选为手持式液压泵，加压时，应使液压泵近水平放置利于连续稳定加压操作，加压过程应尽量匀速、平稳，不宜过快加载。底部施压岩层不宜过厚，厚度控制在20cm~40cm，否则不易观察变形破坏规律。试验装置尺寸不宜过大，应满足野外便于携带的要求。还包括角度仪，用于测量岩层视倾角。所述记录设备8包括相机，可固定记录实验变化情况。相机优选高清度摄像或拍照功能仪器，其用三脚架9支撑。采用上述野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验仪的实验方法，包括如下步骤：（1）选定试验点，选择岩层条件较好能够稳固嵌入安装加压元件的层状岩体，然后在岩层尚未发生倾倒变形的出露位置选择布置试验区域；（2）在试验区域内，将加压元件稳定嵌入底部岩层和顶部岩层之间的凹槽内，使加压元件的加压方向垂直于岩层层面；同时，记录加压前岩层视倾角；（3）根据作用岩体尺寸，在试验岩层受压区域沿单一层面从上到下以固定间隔标注多个记号点；（4）在正对试验区域布置记录设备；（5）在试验区域附近用卷尺拉出一定长度作为标尺，启动加压元件对顶部岩层和底部岩层沿垂直于岩层层面方向加压，同时用记录设备对被加压的岩层进行连续固定拍摄，直至岩层发生弯折发生断裂变形，加压元件停止加压；（6）将实验中拍摄的照片进行处理和数据分析，得到各组记号点的位移随时间变化曲线，从而得出岩体弯折变形的发育规律和发育趋势。实施例1采用上述野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验仪进行试验，试验方法包括如下步骤：第一步：选定适合的试验点，选择岩层条件较好可以稳固嵌入安装实验设备的层状岩体，然后在岩层尚未发生倾倒变形的出露位置选择布置试验区域。第二步：在试验区域内，将准备加压设备作用的加载的岩层上部清理出可以嵌入加压设备的凹槽，使加压元件可以稳定嵌入凹槽内垂直于岩层层面加载。在千斤顶的顶部与岩层间为加压钢板，用来增加受力面积，使岩层受到较均匀的面力作用。记录角度仪刻度，即加压前的岩层视倾角。第三步：在岩层中安装好加压元件后对接手持液压泵。第四步：根据作用岩体尺寸，在试验岩层受压区域沿单一层面从上到下以10cm为间隔标注记号点4~6个。第五步：在正对试验区域的合适布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置，其特征在于，包括加压设备和记录设备（8），所述加压设备包括加压元件（1），所述加压元件（1）能够嵌入顶部岩层（6）和底部岩层（7）之间并垂直于岩层层面对顶部岩层（6）和底部岩层（7）进行加压；所述记录设备（8）正对试验区域设置，用于在加压设备对岩层施加压力过程中连续定点拍摄岩体。

【技术特征摘要】
1.野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置，其特征在于，包括加压设备和记录设备（8），所述加压设备包括加压元件（1），所述加压元件（1）能够嵌入顶部岩层（6）和底部岩层（7）之间并垂直于岩层层面对顶部岩层（6）和底部岩层（7）进行加压；所述记录设备（8）正对试验区域设置，用于在加压设备对岩层施加压力过程中连续定点拍摄岩体。2.根据权利要求1所述的野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置，其特征在于，所述加压元件（1）为千斤顶。3.根据权利要求1所述的野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置，其特征在于，所述加压元件的两端分别设置有顶部加压板（2）和底部加压板（3），所述顶部加压板（2）抵靠顶部岩层（6）且位于顶部岩层和所述加压元件之间，所述底部加压板（3）抵靠底部岩层（7）且位于底部岩层和加压元件之间。4.根据权利要求1所述的野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置，其特征在于，所述加压元件（1）通过液压管（5）连接有液压泵（4）。5.根据权利要求4所述的野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置，其特征在于，所述液压泵（4）为手持式液压泵。6.根据权利要求2所述的野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验装置，其特征在于，所述记录设备（8）包括相机。7.野外层状岩质边坡岩体弯折破坏试验方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）选定试验点，选择岩层...

【专利技术属性】
技术研发人员：董梦龙，张发明，吕敬清，尹飞，陈梁，李雨坤，刘畅，
申请(专利权)人：河海大学，福建华东岩土工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32