一种库水作用下推移式滑坡物理模型试验系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种库水作用下推移式滑坡物理模型试验系统及方法，包括U型槽，U型槽的一端密封设置有挡板，U型槽内设置有模拟滑床，模拟滑床上设置有模拟滑坡体，且模拟滑坡体的坡表朝向挡板，U型槽、挡板、模拟滑床和模拟滑坡体围成蓄水区，蓄水区连接有进水装置和出水装置；还包括推力加载装置，推力加载装置设置于模拟滑坡体的后缘。提供一种可进行库水位周期性波动下推移式滑坡演化过程与变形破坏模式研究的滑坡物理模型试验系统，且基于库水位和降雨量两个实际条件，将库水位波动与滑坡体后缘推力的施加进行合理匹配，真实模拟滑坡外部条件，此试验系统结构简单、操作简便、经济实用，便于推广。

A physical model test system and method for progressive landslide under reservoir water

The present invention relates to a passing test system and method of a physical model of landslide under the action of reservoir water, including U type groove, one end of the U type sealing groove is provided with a baffle, U type groove is provided with a sliding bed simulation, simulation of sliding bed is arranged on the simulation of the landslide, and the landslide slope simulation towards the baffle plate U, groove, baffle, sliding bed and Simulation simulation of landslide body enclosed water area, water area is connected with a water inlet device and a water outlet device; including thrust loading device, trailing edge thrust loading device is arranged in the simulation of the landslide. To provide a library of periodical fluctuation of water level under the landslide evolution process of landslide physical model test study on deformation and failure modes of the system, and based on the water level and rainfall of two actual conditions, applying the reservoir water level fluctuation and landslide thrust of reasonable matching, the real simulation of landslide external conditions, this test system has the advantages of simple structure, convenient operation, economical and practical, easy to popularize.

【技术实现步骤摘要】
一种库水作用下推移式滑坡物理模型试验系统及方法
本专利技术涉及地质灾害模型试验
，特别涉及一种库水作用下推移式滑坡物理模型试验系统及方法。
技术介绍
滑坡作为一种破坏性极大的地质灾害，一旦发生，将会给人民生命财产与国家基础设施，如铁路、公路、航道等带来巨大损害。滑坡是一种拥有发展演变过程的地质灾害，是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。移动的土体或岩体称为滑坡体，滑坡体下方未移动的土体或岩体称为滑床。按滑坡受力特征可分为牵引式滑坡、推移式滑坡等，推移式滑坡是由于滑坡后缘力的长期加载，出现由后往前的渐进破坏，并最终导致滑坡整体发生破坏。随着经济建设的全面推进，人类对自然的干扰日益加剧，盘山公路、大型水电站的修建为人民生活带来便捷与经济效益的同时，也在改变大自然原有的状态。大型水库的修建导致原有库岸初始条件发生改变，库区中水库运行引起的库水位周期性波动等成为诱发滑坡的重要因素，并且库区也存在着大量推移式滑坡，因此研究库水位周期性波动条件下推移式滑坡的演化过程、启动机制、变形破坏模式将具有重要意义，同时也能为此类滑坡的防治提供坚实的基础。目前室内物理模型试验已成为研究滑坡演化过程与变形破坏模式的重要手段，国内外学者通过室内物理模型试验对滑坡进行了各方面的研究，也取得了一定进展，但目前的滑坡物理模型试验装置或方法仍存在一定局限性：(1)现有的滑坡物理模型试验装置或方法很少涉及库水位周期性波动下滑坡的演化过程与变形破坏模式，而库水位周期性波动对滑坡具有重要影响，研究此类条件下滑坡的演化过程与变形破坏模式十分必要。(2)现有的滑坡物理模型试验装置或方法并未考虑滑坡模型后缘推力与前缘库水位周期性波动的合理匹配关系，而切合实际对二者进行合理匹配，是研究库水位周期性波动下推移式滑坡演化过程与变形破坏模式的基础与关键所在。(3)现有的滑坡物理模型试验装置或方法操作起来十分复杂或造价较高，不能在达到试验目的、获得有效试验成果的前提下，简化试验装置或降低经济成本，使得试验装置或方法能够简单易行且经济实用。(4)现有的滑坡物理模型试验装置或方法很少基于实际情况，如具体暴雨时段和库水位具体升降时段等，对滑坡外部条件进行模拟，无法达到真实模拟滑坡外部条件的目的。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种库水作用下推移式滑坡物理模型试验系统及方法，解决现有技术中存在的上述问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种库水作用下推移式滑坡物理模型试验系统，包括U型槽，所述U型槽的一端密封设置有挡板，所述U型槽内设置有模拟滑床，所述模拟滑床上设置有模拟滑坡体，且所述模拟滑坡体的坡表朝向所述挡板，所述U型槽、挡板、模拟滑床和模拟滑坡体围成蓄水区，所述蓄水区连接有进水装置和出水装置；还包括推力加载装置，所述推力加载装置设置于所述模拟滑坡体的后缘。本专利技术的有益效果是：提供一种可进行库水位周期性波动下推移式滑坡演化过程与变形破坏模式研究的滑坡物理模型试验系统，通过进水装置和出水装置控制蓄水区的水位的升降，以模拟实际滑坡的库水位周期性波动，通过推力加载装置对模拟滑坡体的后缘进行推力的加载与保持，以模拟不同演变阶段实际滑坡的滑坡体后缘推力的变化，进而实现库水位周期性波动下推移式滑坡演化过程与变形破坏模式的研究，且此试验系统结构简单、操作简便、经济实用，便于推广。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，所述进水装置包括与所述蓄水区连接的进水管，以及沿逐渐远离蓄水区方向依次设置在所述进水管上的第一流量计、第一调节阀和第一控制阀。采用上述进一步方案的有益效果是：第一控制阀用于控制外部水源的流入以及调节进水管中水的流量，第一调节阀用于进一步调节进水管中水的流量，第一流量计用于监测进水管中水的流量，第一控制阀、第一调节阀和第一流量计相互配合，可精确控制蓄水区水位的上升，以模拟实际滑坡的库水位的上升，且使用方便，成本低廉。进一步，所述出水装置包括与所述蓄水区连接的出水管，以及沿逐渐远离蓄水区方向依次设置在所述出水管上的第二流量计、第二调节阀和第二控制阀。采用上述进一步方案的有益效果是：第二控制阀用于控制蓄水区水源的流出以及调节出水管中水的流量，第二调节阀用于进一步调节出水管中水的流量，第二流量计用于监测出水管中水的流量，第二控制阀、第二调节阀和第二流量计相互配合，可精确控制蓄水区水位的下降，以模拟实际滑坡的库水位的下降，且使用方便，成本低廉。进一步，所述推力加载装置包括加载板、加载仪、反力连接块和反力墙；所述加载板设置于所述模拟滑坡体的后缘，所述加载仪的一端与所述加载板连接，另一端通过所述反力连接块与所述反力墙连接。采用上述进一步方案的有益效果是：通过加载仪对模拟滑坡体的后缘进行推力的加载与保持，力度控制精准；且加载仪的力通过加载板施加到模拟滑坡体的后缘，使模拟滑坡体的后缘受力均匀；从而进一步实现精准模拟不同演变阶段实际滑坡的滑坡体后缘推力的变化。进一步，所述加载仪为电液伺服加载仪。采用上述进一步方案的有益效果是：电液伺服加载仪进一步提高力度的控制精准性。进一步，所述反力墙竖直固定设置，所述反力连接块与所述加载仪相连接的一面与所述反力墙之间具有倾斜角度，且所述倾斜角度的大小可调节。采用上述进一步方案的有益效果是：反力连接块与加载仪相连接的一面与反力墙之间的倾斜角度的大小可调节，从而保证加载仪的倾斜角度与模拟滑坡体的倾斜角度一致，便于力的施加，且保证加载仪的力能够完全施加于模拟滑坡体的后缘，提高模拟滑坡体的后缘受力精准度。进一步，所述挡板的材质为透明钢化玻璃，所述U型槽为三面一体的钢板。采用上述进一步方案的有益效果是：挡板的材质采用透明钢化玻璃，便于从挡板外侧观测模拟滑坡体的坡表的位移情况和蓄水区水位变化情况；U型槽为三面一体的钢板，便于生产加工，且结构牢固稳定。进一步，所述进水装置和出水装置通过焊接方式连接在所述U型槽的侧壁上。采用上述进一步方案的有益效果是：焊接方式操作方便，且连接密封性好，不易漏水。本专利技术的另一技术方案如下：一种库水作用下推移式滑坡物理模型试验方法，采用上述一种库水作用下推移式滑坡物理模型试验系统，所述方法包括如下步骤：步骤1，根据实际滑坡的库水位周期性波动曲线，概化出实际单周期库水位波动曲线，并将所述实际单周期库水位波动曲线的时间轴按预设比例进行等比例压缩，生成试验单周期库水位波动曲线；根据所述试验单周期库水位波动曲线，生成试验多周期库水位波动曲线；步骤2，根据所述实际滑坡所在地区的降雨量周期性直方图，获取实际单周期多雨期时间段和实际单周期少雨期时间段，将所述实际单周期多雨期时间段和实际单周期少雨期时间段按所述预设比例进行等比例压缩，生成试验单周期多雨期时间段和试验单周期少雨期时间段；并令所述试验单周期多雨期时间段为所述模拟滑坡体的后缘推力加载期，所述试验单周期少雨期时间段为所述模拟滑坡体的后缘推力保持期，生成试验单周期滑坡体后缘推力曲线；根据力的叠加及所述试验单周期滑坡体后缘推力曲线，生成与所述试验多周期库水位波动曲线同时间段的试验多周期滑坡体后缘推力曲线；步骤3，利用所述进水装置和出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种库水作用下推移式滑坡物理模型试验系统，其特征在于，包括U型槽(1)，所述U型槽(1)的一端密封设置有挡板(2)，所述U型槽(1)内设置有模拟滑床(3)，所述模拟滑床(3)上设置有模拟滑坡体(4)，且所述模拟滑坡体(4)的坡表(41)朝向所述挡板(2)，所述U型槽(1)、挡板(2)、模拟滑床(3)和模拟滑坡体(4)围成蓄水区(5)，所述蓄水区(5)连接有进水装置(6)和出水装置(7)；还包括推力加载装置(8)，所述推力加载装置(8)设置于所述模拟滑坡体(4)的后缘(42)。

【技术特征摘要】
1.一种库水作用下推移式滑坡物理模型试验系统，其特征在于，包括U型槽(1)，所述U型槽(1)的一端密封设置有挡板(2)，所述U型槽(1)内设置有模拟滑床(3)，所述模拟滑床(3)上设置有模拟滑坡体(4)，且所述模拟滑坡体(4)的坡表(41)朝向所述挡板(2)，所述U型槽(1)、挡板(2)、模拟滑床(3)和模拟滑坡体(4)围成蓄水区(5)，所述蓄水区(5)连接有进水装置(6)和出水装置(7)；还包括推力加载装置(8)，所述推力加载装置(8)设置于所述模拟滑坡体(4)的后缘(42)。2.根据权利要求1所述一种库水作用下推移式滑坡物理模型试验系统，其特征在于，所述进水装置(6)包括与所述蓄水区(5)连接的进水管(61)，以及沿逐渐远离蓄水区(5)方向依次设置在所述进水管(61)上的第一流量计(62)、第一调节阀(63)和第一控制阀(64)。3.根据权利要求1所述一种库水作用下推移式滑坡物理模型试验系统，其特征在于，所述出水装置(7)包括与所述蓄水区(5)连接的出水管(71)，以及沿逐渐远离蓄水区(5)方向依次设置在所述出水管(71)上的第二流量计(72)、第二调节阀(73)和第二控制阀(74)。4.根据权利要求1所述一种库水作用下推移式滑坡物理模型试验系统，其特征在于，所述推力加载装置(8)包括加载板(81)、加载仪(82)、反力连接块(83)和反力墙(84)；所述加载板(81)设置于所述模拟滑坡体(4)的后缘(42)，所述加载仪(82)的一端与所述加载板(81)连接，另一端通过所述反力连接块(83)与所述反力墙(84)连接。5.根据权利要求4所述一种库水作用下推移式滑坡物理模型试验系统，其特征在于，所述加载仪(82)为电液伺服加载仪。6.根据权利要求4所述一种库水作用下推移式滑坡物理模型试验系统，其特征在于，所述反力墙(84)竖直固定设置，所述反力连接块(83)与所述加载仪(82)相连接的一面与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何春灿，胡新丽，周昌，丛璐，徐楚，谭福林，张玉明，章涵，王强，吴爽爽，张佳运，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42