本实用新型专利技术提供一种模拟地震和降雨作用对边坡稳定性影响的试验装置，包括人工降雨装置、模型箱和振动台，储水箱通过进水管与压力泵连接，压力泵连接电子控制阀，电子控制阀连接流量表，流量表连接供水主管，供水主管连接供水分管，供水分管下方连接降雨喷头，储水箱与电子控制阀之间通过回水管连接，模型箱位于降雨喷头的下方，模型箱与振动台固定连接，传感器数据线连接传感器数据采集仪，传感器数据采集仪连接电脑终端。本实用新型专利技术可进行单独地震、单独降雨以及地震和降雨耦合作用下的相关实验，其具有构造简单，可重复利用，试验成本低等特点。
【技术实现步骤摘要】
一种模拟地震和降雨作用对边坡稳定性影响的试验装置
本技术涉及一种模拟地震和降雨作用对边坡稳定性影响的试验装置。
技术介绍
滑坡是一种常见的自然灾害，具有分布范围广、爆发频率高、危害性大等特点。我国的山地面积相当广阔，占国土总面积的2/3，天然边坡广泛存在，并且随着基础设施的快速发展，大型边坡工程也会越来越多。近年来，随着全球气候变暖，强降雨及异常极端天气诱发的滑坡、泥石流等灾害越来越多，已经引起各国地质灾害研究学者广泛关注。“中国地质灾害数据库”中记录了发生在我国的滑坡灾害，在其记录的灾害中，绝大部分的滑坡是由降雨诱发的。同时，我国也是一个多震(地处环太平洋地震带)的国家，多次发生强烈地震，如唐山大地震，营口地震，云南武定县地震，汶川地震和芦山地震等，因地震荷载造成的边坡失稳进而产生的滑坡，造成的人员伤亡和财产损失同样触目惊心。从上可知，降雨和地震是诱发滑坡最主要的两个因素。深入研究降雨条件下、地震条件下以及地震和降雨耦合作用下的边坡稳定性规律对滑坡的预测以及预报和边坡工程的设计施工具有理论指导意义。然而，由于多因素作用导致滑坡的形成与发生是一种非常复杂的自然现象，所以仅仅靠室内的常规土工实验和现场原位实验无法深入研究其边坡的破坏模式及其失稳机理。目前有类似模型箱的实验，但是模型箱三面侧壁为木质，在边坡模型含水量较大时，木质侧壁易腐蚀，不耐久，垂直地震波的两侧壁为木质，对地震波具有反射作用，易形成反射波，造成试验误差，并且该试验装置只能模拟地震作用，不能实现地震和降雨耦合作用下的边坡稳定性研究。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种模拟地震和降雨作用对边坡稳定性影响的试验装置。本技术的目的是这样实现的：一种模拟地震和降雨作用对边坡稳定性影响的试验装置，包括人工降雨装置、模型箱和振动台，人工降雨装置包括储水箱、压力泵、电子控制阀、流量表、回水管、进水管、供水分管、降雨喷头和供水主管,储水箱通过进水管与压力泵连接，压力泵连接电子控制阀，电子控制阀连接流量表，流量表连接供水主管，供水主管连接供水分管，供水分管下方连接降雨喷头，储水箱与电子控制阀之间通过回水管连接，模型箱位于降雨喷头的下方，模型箱与振动台固定连接，模型箱包括钢制前侧壁、有机玻璃、钢制后侧壁、钢制左侧壁、聚苯乙烯泡沫板、钢制底板、角钢斜撑、边坡模型前置挡板、钢制右侧壁、泄水阀、泄水阀过滤网、传感器孔、铁丝网，聚苯乙烯泡沫板分别粘贴在钢制左侧壁和边坡模型前置挡板上，铁丝网焊接在钢制底板上，边坡模型前置挡板垂直安装于钢制前侧壁和钢制后侧壁之间，钢制前侧壁和钢制后侧壁有相对应的等距离的若干孔洞，固定螺栓穿过孔洞使边坡模型前置挡板固定，有机玻璃安装于钢制后侧壁上方，泄水阀过滤网安装在泄水阀的一侧，泄水阀的另一侧穿过聚苯乙烯泡沫板、边坡模型前置挡板和钢制右侧壁，边坡模型前置挡板上设置有若干传感器孔。本技术的效果和益处为：本技术可进行单独地震、单独降雨以及地震和降雨耦合作用下的相关实验，其具有构造简单，可重复利用，试验成本低等特点。通过该装置的模型试验，可以揭示边坡地震、降雨以及地震和降雨耦合作用下的失稳机理，为滑坡防灾减灾、监测和预报提供理论依据。附图说明图1为本技术的整体结构示意图。图2为本技术的模型箱的结构主视图。图3为本技术的模型箱的结构俯视图。图4为本技术的边坡模型前置挡板的结构示意图。具体实施方式下面根据说明书附图举例对本技术做进一步解释：实施例1结合图1-4所示，一种模拟地震和降雨作用对边坡稳定性影响的试验装置，包括人工降雨装置1、模型箱2、振动台3、试验监测系统4和电脑终端5，人工降雨装置1包括储水箱1-1、压力泵1-2、电子控制阀1-3、流量表1-4、回水管1-5、进水管1-6、供水分管1-7、降雨喷头1-8和供水主管1-9,储水箱1-1通过进水管1-6与压力泵1-2连接，压力泵1-2连接电子控制阀1-3，电子控制阀1-3连接流量表1-4，流量表1-4连接供水主管1-9，供水主管1-9连接供水分管1-7，供水分管1-7下方连接降雨喷头1-8，储水箱1-1与电子控制阀1-3之间通过回水管1-5连接，模型箱2位于降雨喷头1-8的下方，模型箱2与振动台3固定连接，模型箱2包括钢制前侧壁2-1、有机玻璃2-2、钢制后侧壁2-3、钢制左侧壁2-4、聚苯乙烯泡沫板2-5、钢制底板2-6、角钢斜撑2-7、边坡模型前置挡板2-8、钢制右侧壁2-10、泄水阀2-11、泄水阀过滤网2-12、传感器孔2-13、铁丝网2-14，聚苯乙烯泡沫板2-5分别粘贴在钢制左侧壁2-4和边坡模型前置挡板2-8上，铁丝网2-14焊接在钢制底板2-6上，边坡模型前置挡板2-8垂直安装于钢制前侧壁2-1和钢制后侧壁2-3之间，钢制前侧壁2-1和钢制后侧壁2-3有相对应的等距离的若干孔洞2-9，固定螺栓穿过孔洞2-9使边坡模型前置挡板2-8固定，有机玻璃2-2安装于钢制后侧壁2-3上方，泄水阀过滤网2-12安装在泄水阀2-11的一侧，泄水阀2-11的另一侧穿过聚苯乙烯泡沫板2-5、边坡模型前置挡板2-8和钢制右侧壁2-10，边坡模型前置挡板2-8上设置有若干传感器孔2-13。实施例2采用实施例1的试验装置的实验过程如下：采用的监测系统4包括传感器数据线4-1、摄像机4-2、传感器数据采集仪4-3，孔隙水压力传感器、含水量传感器、吸力传感器、压力传感器和加速度传感器，孔隙水压力传感器、含水量传感器、吸力传感器、压力传感器和加速度传感器分别安装于传感器孔2-13内，且通过传感器数据线4-1与传感器数据采集仪4-3连接，传感器数据采集仪4-3连接电脑终端5，振动台3与电脑终端5连接，电子控制阀1-3与电脑终端5连接，摄像机4-2放置在模型箱2附近1.首先准备好用于制作边坡模型的试验用土，并将一部分土样烘干后用黑色油墨水染黑，根据控制的干密度和分层填筑厚度预计估计需要的用土量。2.根据试验设计的边坡模型尺寸，通过螺栓固定边坡模型的边坡模型前置挡板2-8的位置，然后分层填筑边坡，事先在模型的侧壁上标记出各层的填筑厚度及边坡坡度的轮廓线，每填筑完一层按照设计埋设好传感器，同时把配好的黑色土洒在靠近有机玻璃2-2一侧，对击实后的土层表面进行刨毛处理，然后进行下一土层的填筑，直至填筑完毕，最后按照坡度轮廓线削坡。3.填筑完的边坡坡面盖上塑料布，防止水分蒸发，然后静止一周使边坡土体内部应力状态调整均匀、颗粒之间形成胶结。4.安放好摄像机4-2，调试好传感器数据采集仪4-3及相关试验设备。5.按照设计的地震工况，从电脑终端5输入地震波形及相关参数，振动台3振动模拟地震作用。通过加速度传感器、土压力传感器测量得到地震作用的边坡动力响应，并且通过摄像机4-2记录边坡侧面、坡面处的裂纹和变形情况。6.按照设计的降雨工况，从通过电子控制阀1-3和压力泵1-2控制降雨强度的大小进行降雨作用并打开泄水阀2-11进行排水。通过水分传感器、土压力传感器测量降雨作用时边坡的含水量、土压力的变化情况，并且通过摄像机4-2记录边坡侧面坡面处的裂纹和变形情况。本实验采用高清数字图像处理技术对边坡土体位移变化进行追踪观测，利用高清数码摄像机4-2进行全程摄像的同时，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模拟地震和降雨作用对边坡稳定性影响的试验装置，包括人工降雨装置(1)、模型箱(2)和振动台(3)，其特征在于：人工降雨装置(1)包括储水箱(1‑1)、压力泵(1‑2)、电子控制阀(1‑3)、流量表(1‑4)、回水管(1‑5)、进水管(1‑6)、供水分管(1‑7)、降雨喷头(1‑8)和供水主管(1‑9),储水箱(1‑1)通过进水管(1‑6)与压力泵(1‑2)连接，压力泵(1‑2)连接电子控制阀(1‑3)，电子控制阀(1‑3)连接流量表(1‑4)，流量表(1‑4)连接供水主管(1‑9)，供水主管(1‑9)连接供水分管(1‑7)，供水分管(1‑7)下方连接降雨喷头(1‑8)，储水箱(1‑1)与电子控制阀(1‑3)之间通过回水管(1‑5)连接，模型箱(2)位于降雨喷头(1‑8)的下方，模型箱(2)与振动台(3)固定连接，模型箱(2)包括钢制前侧壁(2‑1)、有机玻璃(2‑2)、钢制后侧壁(2‑3)、钢制左侧壁(2‑4)、聚苯乙烯泡沫板(2‑5)、钢制底板(2‑6)、角钢斜撑(2‑7)、边坡模型前置挡板(2‑8)、钢制右侧壁(2‑10)、泄水阀(2‑11)、泄水阀过滤网(2‑12)、传感器孔(2‑13)、铁丝网(2‑14)，聚苯乙烯泡沫板(2‑5)分别粘贴在钢制左侧壁(2‑4)和边坡模型前置挡板(2‑8)上，铁丝网(2‑14)焊接在钢制底板(2‑6)上，边坡模型前置挡板(2‑8)垂直安装于钢制前侧壁(2‑1)和钢制后侧壁(2‑3)之间，钢制前侧壁(2‑1)和钢制后侧壁(2‑3)有相对应的等距离的若干孔洞(2‑9)，固定螺栓穿过孔洞(2‑9)使边坡模型前置挡板(2‑8)固定，有机玻璃(2‑2)安装于钢制后侧壁(2‑3)上方，泄水阀过滤网(2‑12)安装在泄水阀(2‑11)的一侧，泄水阀(2‑11)的另一侧穿过聚苯乙烯泡沫板(2‑5)、边坡模型前置挡板(2‑8)和钢制右侧壁(2‑10)，边坡模型前置挡板(2‑8)上设置有若干传感器孔(2‑13)。...
【技术特征摘要】
1.一种模拟地震和降雨作用对边坡稳定性影响的试验装置，包括人工降雨装置(1)、模型箱(2)和振动台(3)，其特征在于：人工降雨装置(1)包括储水箱(1-1)、压力泵(1-2)、电子控制阀(1-3)、流量表(1-4)、回水管(1-5)、进水管(1-6)、供水分管(1-7)、降雨喷头(1-8)和供水主管(1-9),储水箱(1-1)通过进水管(1-6)与压力泵(1-2)连接，压力泵(1-2)连接电子控制阀(1-3)，电子控制阀(1-3)连接流量表(1-4)，流量表(1-4)连接供水主管(1-9)，供水主管(1-9)连接供水分管(1-7)，供水分管(1-7)下方连接降雨喷头(1-8)，储水箱(1-1)与电子控制阀(1-3)之间通过回水管(1-5)连接，模型箱(2)位于降雨喷头(1-8)的下方，模型箱(2)与振动台(3)固定连接，模型箱(2)包括钢制前侧壁(2-1)、有机玻璃(2-2)、钢制后侧壁(2-3)、钢制左侧壁(2-4)、聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩雪，周莉，田松何，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23
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