一种滑坡模型试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种滑坡模型试验装置，包括滑坡模型箱，滑坡模型箱内设有模型坡体和冻融作用单元；模型坡体堆砌在滑坡模型箱的底板上，模型坡体的一个侧面放坡为自由的斜坡面，模型坡体的其它侧面受限于滑坡模型箱的侧板以使模型坡体的垂直于斜坡面的截面呈直角梯形；冻融模拟单元包括与所述斜坡面相对应且铺埋于斜坡面下的冷凝管网，冷凝管网与滑坡模型箱外的热交换设备主体相连；斜坡面下还埋设有若干温度传感器。本发明专利技术通过冻融模拟单元，可有效开展模拟研究季节性冻融对滑坡地质灾害影响的试验，结合现有的降雨系统等，可有效开展模拟研究水作用下冻融促滑对滑坡地质灾害影响的试验。

A Landslide Model Test Device

【技术实现步骤摘要】
一种滑坡模型试验装置
本专利技术属于物理方法测量测试地面材料
，具体涉及一种滑坡模型试验装置。
技术介绍
滑坡会导致道路毁坏、房屋倒塌、形成堰塞湖等灾害，造成巨大的生命财产损失，是最主要的地质灾害之一。采用加载滑坡模型试验是研究滑坡机理的有效方法。现有技术中也有相关研究，如CN103308663A、CN106885894A、CN107490668A、CN108279296A、CN207675761U、CN108918828A、CN109507390A，提供了对滑坡模型试验箱体结构、滑坡面结构、冻融滑坡等单体构件进行完善的信息；也有如CN1584542A、CN109208656A、CN207488288U、CN107807223A、CN105842418A、CN105510556A、CN102331489A，提供了采用各种检测器件对部分模拟环境进行对应监控测量的研究信息。但目前加载滑坡模型试验仍存有如下不足和缺点：①不能模拟季节性冻融对坡体滑坡、对水作用下边坡或滑坡的失稳破坏的影响试验。②采用在坡顶设置的刚性板上加载来模拟实际重力荷载作用，会导致载荷重新分布，存在模拟失真。由于在滑坡模拟试验中，刚性板不能随着模型坡体的变形而产生相应的变形，故会导致显著的荷载重分布，从而影响试验结果；为了避免模拟失真，目前部分加载方式控制复杂、费用高。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种滑坡模型试验装置，避免目前模拟冻融作用对滑坡地质灾害的机理研究受限的问题，取得可进行有效模拟冻融作用下、重力荷载下的滑坡模型试验的效果。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种滑坡模型试验装置，包括滑坡模型箱，所述滑坡模型箱内设有作为试验对象的模型坡体和冻融作用单元；所述模型坡体堆砌在滑坡模型箱的底板上，所述模型坡体的一个侧面放坡为自由的斜坡面，所述模型坡体的其它侧面受限于滑坡模型箱的侧板以使模型坡体的垂直于斜坡面的截面呈直角梯形；所述冻融模拟单元包括与所述斜坡面相对应且铺埋于斜坡面下的冷凝管网，所述冷凝管网通过其用于冷媒循环的出口和入口与滑坡模型箱外的热交换设备主体相连；斜坡面下还埋设有若干温度传感器。进一步完善上述技术方案，所述模型坡体上设有加载机构，所述加载机构包括置于模型坡体的上表面和滑坡模型箱的上盖板之间的柔性气囊，所述柔性气囊与供压单元连接以通过所述供压单元改变柔性气囊的内部压力并通过柔性气囊的膨胀向模型坡体施加试验所需载荷；所述模型坡体内埋设有若干侧斜仪。进一步地，所述柔性气囊与模型坡体的上表面之间设有一层砾石层。进一步地，所述砾石层为铺设在模型坡体上表面的厚度3～5cm、粒径2mm的匀质松散圆砾层。进一步地，还包括用于限制柔性气囊周向膨胀的竖向挡板以将柔性气囊膨胀时施加的载荷限制在模型坡体上表面的设计加载区域内，所述竖向挡板连接于滑坡模型箱，竖向挡板的下沿延伸至模型坡体的上表面，保证柔性气囊始终处于封闭空间内。进一步地，所述竖向挡板沿斜坡面的上沿设置且斜坡面的上沿与竖向挡板之间具有水平间距；所述柔性气囊收缩在模型坡体的上表面、滑坡模型箱的侧板、上盖板以及竖向挡板所围设而成的封闭空间内以便膨胀时对模型坡体加载；所述柔性气囊的制造外形尺寸大于所述封闭空间以避免在膨胀加载的过程中其自身同时也在发生弹性变形而影响加载精度。进一步地，所述竖向挡板包括重叠设置的第一竖板和第二竖板，第一竖板与滑坡模型箱固定连接，第二竖板相对第一竖板可竖向滑动连接以在柔性气囊竖向膨胀时可随模型坡体上表面的下沉而向下滑动从而保证其下沿能始终延伸至模型坡体的上表面。进一步地，所述第一竖板位于朝向柔性气囊的一侧，第二竖板位于远离柔性气囊的一侧，还包括可始终向第二竖板施加向下作用力的驱动单元以使第二竖板随模型坡体上表面下沉而向下滑动的机构动作更加可靠。进一步地，所述供压单元位于滑坡模型箱外，通过管路与柔性气囊相连；所述供压单元为空压机，空压机连接气压控制器，气压控制器连接柔性气囊。进一步地，所述滑坡模型箱为中空的矩形箱体。相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术通过冻融模拟单元，可有效开展模拟研究季节性冻融对滑坡地质灾害影响的试验，结合现有的降雨系统等，可有效开展模拟研究季节性冻融对地下水作用下滑坡地质灾害的影响试验。2、本专利技术通过气压调节可大幅增加可模拟滑坡的坡高范围（0-50m）,通过现有的普通空压机即可达到，并通过柔性气囊的结构方式实现对模型坡体载荷的柔性加载，当模型坡体失稳变形时，柔性气囊会实时地产生相应的变形，确保施加给模型坡体顶面的荷载值恒定不变，从而更真实有效地模拟重力荷载作用。3、本专利技术通过柔性气囊与模型坡体之间的圆砾层产生相对滑移而变形来保证柔性气囊的有效变形，避免柔性气囊与模型坡体直接接触情况下，模型滑坡体失稳变形较大时，强大的摩阻力对柔性气囊的变形限制；提高了重力荷载的模拟效果。4、本专利技术的模拟精度高，经济简便，各种状态模拟均可在较短时间内完成，较其他加载方式可节约成本90%以上。附图说明图1-具体实施例的一种滑坡模型试验装置的结构示意图；图2-具体实施例中的滑坡模型箱的结构示意图；图3-具体实施例中的滑坡模型箱的内部设置的结构示意图；图4-具体实施例中的渗流箱的相关结构示意图；图5-具体实施例中的竖向挡板的相关结构示意图；图6-具体实施例的一种滑坡模型试验装置的试验设置示意图。其中，模型坡体A，空压机1，气压控制器2，储水箱3，滑坡模型箱4，角钢框架4-1，上盖板4-2，增强连杆4-3，箱轮4-4，轮轴4-4-A，数据线孔4-5，侧立板4-6，盖板滑槽4-7，底板4-8，数据采集仪5，热交换器6，变形记录仪7，渗流箱8，渗流箱入口8-1，砾石层8-2，渗水孔8-3，钢丝网8-4，冷凝管9，冷凝管入口9-1，冷凝管出口9-2，柔性气囊10，气囊入口10-1，圆砾层10-2，竖向挡板11，挡板滑槽11-1，固定挡板11-2，滑动挡板11-3，助力弹簧11-4，导向杆11-5，导向孔11-6，温度传感器12，测斜仪13，孔隙水压传感器14。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。参见图1-6，具体实施例的一种滑坡模型试验装置，包括滑坡模型箱4，所述滑坡模型箱4内设有模型坡体A和冻融作用单元；所述模型坡体A堆砌在滑坡模型箱4的底板4-8上，所述模型坡体A的一个侧面放坡为自由的斜坡面，所述模型坡体A的其它侧面受限于滑坡模型箱4的侧板以使模型坡体A的垂直于斜坡面的截面呈直角梯形；所述冻融模拟单元包括与所述斜坡面相对应且铺埋于斜坡面下的冷凝管网，所述冷凝管网与滑坡模型箱4外的热交换设备主体相连；斜坡面下还埋设有若干温度传感器12。为便于理解，下面从冻融模拟单元、加载机构、水作用模拟单元、试验监测单元、滑坡模型箱五个方面来介绍本滑坡模型试验装置的结构组成、连接关系和工作原理。冻融模拟单元的结构组成与连接关系。热交换器出口与冷凝管入口9-1之间通过塑料软管连接，冷凝管出口9-2与热交换器入口之间通过塑料软管连接；铺设成面层网状的冷凝管9浅埋于模型坡体A的斜坡面。工作时，热交换器6可实现—15℃～30℃范围的温度控制，试验时利用热交换器6将冷凝液温度控制为试验设计值，然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滑坡模型试验装置，包括滑坡模型箱，所述滑坡模型箱内设有模型坡体和冻融作用单元；其特征在于：所述模型坡体堆砌在滑坡模型箱的底板上，所述模型坡体的一个侧面放坡为自由的斜坡面，所述模型坡体的其它侧面受限于滑坡模型箱的侧板以使模型坡体的垂直于斜坡面的截面呈直角梯形；所述冻融模拟单元包括与所述斜坡面相对应且铺埋于斜坡面下的冷凝管网，所述冷凝管网与滑坡模型箱外的热交换设备主体相连；斜坡面下还埋设有若干温度传感器。

【技术特征摘要】
1.一种滑坡模型试验装置，包括滑坡模型箱，所述滑坡模型箱内设有模型坡体和冻融作用单元；其特征在于：所述模型坡体堆砌在滑坡模型箱的底板上，所述模型坡体的一个侧面放坡为自由的斜坡面，所述模型坡体的其它侧面受限于滑坡模型箱的侧板以使模型坡体的垂直于斜坡面的截面呈直角梯形；所述冻融模拟单元包括与所述斜坡面相对应且铺埋于斜坡面下的冷凝管网，所述冷凝管网与滑坡模型箱外的热交换设备主体相连；斜坡面下还埋设有若干温度传感器。2.根据权利要求1所述一种滑坡模型试验装置，其特征在于：所述模型坡体上设有加载机构，所述加载机构包括置于模型坡体的上表面和滑坡模型箱的上盖板之间的柔性气囊，所述柔性气囊连接供压单元以通过柔性气囊的膨胀向模型坡体施加试验所需载荷；所述模型坡体内埋设有若干侧斜仪。3.根据权利要求2所述一种滑坡模型试验装置，其特征在于：所述柔性气囊与模型坡体之间设有一层砾石层。4.根据权利要求3所述一种滑坡模型试验装置，其特征在于：所述圆砾层由若干粒径2mm的砾石在模型坡体的上表面铺设而成，铺设厚度3～5cm。5.根据权利要求2所述一种滑坡模型试验装置，其特征在于：还包括用于限制柔性气囊周向膨胀的竖向挡板以将柔性气囊膨胀时施加的载荷限制在模型坡体上表面的设计加载区域内，所述竖向挡板连接于滑坡模型箱，竖向挡板的下沿延伸至...

【专利技术属性】
技术研发人员：文桃，周自强，汤小林，董和平，熊平，张建文，刘语诗，唐帅，谭玉璇，
申请(专利权)人：长江师范学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50