箱式滑坡模型试验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种箱式滑坡模型试验系统，包括滑坡模型箱，滑坡模型箱内设有模型坡体和水作用模拟单元；水作用模拟单元包括设于模型坡体与滑坡模型箱的侧板之间的渗流箱，渗流箱朝向模型坡体一侧的板面上开设有若干渗水孔；渗流箱与模型坡体之间还夹设有石笼布水层，石笼布水层与渗流箱相贴并覆盖所有渗水孔，模型坡体与石笼布水层相贴以便通过石笼布水层的水渗入其内部；模型坡体内埋设有若干孔隙水压传感器。本发明专利技术通过水作用模拟单元，可以模拟多种状态，如灌溉、降雨、地下水渗流等状态下的滑坡地质灾害机理，并且通过压力调控，可精确模拟高水压作用下的滑坡地质灾害机理。

Box Landslide Model Test System

【技术实现步骤摘要】
箱式滑坡模型试验系统
本专利技术属于物理方法测量测试地面材料
，具体涉及一种箱式滑坡模型试验系统。
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模拟地下水水位或水压上限值受限于滑坡模型的高度，不能经济有效地模拟较大水压范围[0kPa～800kPa（水位下0m～80m处）]的地下水作用；②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。
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箱式滑坡模型试验系统，避免目前模拟水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水作用和冻融作用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：箱式滑坡模型试验系统，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水作用模拟单元；所述水作用模拟单元包括设于模型坡体与滑坡模型箱的侧板之间的渗流箱，渗流箱朝向模型坡体一侧的板面上开设有若干渗水孔；渗流箱与模型坡体之间还夹设有石笼布水层，所述石笼布水层与渗流箱相贴并覆盖所有渗水孔，所述模型坡体与石笼布水层相贴以便通过石笼布水层的水渗入其内部；所述模型坡体内埋设有若干孔隙水压传感器。进一步完善上述技术方案，所述渗流箱连接位于滑坡模型箱外的储水箱，储水箱连接供压单元。进一步地，所述供压单元为空压机，空压机连接气压控制器，气压控制器连接储水箱。进一步地，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；所述石笼布水层的形状与模型坡体的相应侧面相对应。进一步地，所述渗流箱位于模型坡体的与斜坡面相对的一侧。进一步地，所述渗流箱与滑坡模型箱为一体结构，渗流箱朝向模型坡体一侧的板面形成为滑坡模型箱对应侧的侧板。进一步地，所述石笼布水层包括钢丝网笼，所述钢丝网笼的厚度为4～8cm，孔径为0.8～1.3mm，内部填充满粒径为1.5～3mm的砾石。进一步地，所述滑坡模型箱内设有冻融模拟单元，所述冻融模拟单元包括与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；斜坡面下埋设有若干温度传感器。进一步地，所述滑坡模型箱的侧板为透明材质制成，滑坡模型箱外设有朝向斜坡面的变形监测记录仪以用于监测记录斜坡面表面的位置变化；所述斜坡面的表面设有标记点或标记线以便变形监测记录仪的捕捉。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、本专利技术通过水作用模拟单元，可以模拟多种状态，如灌溉、降雨、地下水渗流等状态下的滑坡地质灾害机理，并且通过气压调控，可精确模拟较高水压作用下的滑坡地质灾害机理。2、本专利技术结合冻融模拟单元，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。3、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，节约成本。附图说明图1-具体实施例的箱式滑坡模型试验系统的结构示意图；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-具体实施例的箱式滑坡模型试验系统的试验设置示意图。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，具体实施例的箱式滑坡模型试验系统，包括滑坡模型箱4，所述滑坡模型箱4内设有模型坡体A和水作用模拟单元；所述水作用模拟单元包括设于模型坡体A与滑坡模型箱4的侧板之间的渗流箱8，渗流箱8朝向模型坡体A一侧的板面上开设有若干渗水孔8-3；渗流箱8与模型坡体A之间还夹设有石笼布水层，所述石笼布水层与渗流箱8相贴并覆盖所有渗水孔8-3，所述模型坡体A与石笼布水层相贴以便通过石笼布水层的水渗入其内部；所述模型坡体A内埋设有若干孔隙水压传感器14。为便于理解，下面从水作用模拟单元、冻融模拟单元、加载机构、试验监测单元、滑坡模型箱五个方面来介绍本箱式滑坡模型试验系统的结构组成、连接关系和工作原理。水作用模拟单元的结构组成与连接关系。气压控制器2的气压控制器出口还与储水箱3的入口之间通过耐高压塑料管连接，储水箱3的出口与渗流箱8的渗流箱入口8-1之间通过耐高压塑料管连接；渗流箱8内板上均匀地设置孔径为1cm的渗水孔8-3，在渗流箱8内板与模型坡体A间设置有间距为5cm的两层钢丝网8-4，钢丝网孔径为1mm，两层钢丝网之间填充粒径为1.5～3mm的砾石，形成砾石层8-2。工作时，由空压机1提供高达800kPa的气压，并通过满量程误差为0.25%的气压控制器2将气压调控为试验设计的水压，调控好气压的空气由入口进入储水箱3将储水箱3中的水经渗流箱入口8-1压入渗流箱8中，渗流箱8中的具有设计水压的水通过渗水孔8-3进入具有两层钢丝网8-4约束的砾石层8-2中，砾石层8-2可将各渗水孔8-3的点源水压调整为整个砾石层面内的面源水压，然后再渗流入模型坡体A中，这样可以更真实模拟实际工程中地下水渗流的效果。此外，由于气压控制器2可实现0～800kPa范围内不同变化速率或恒定值气压的控制，从而可以很好地模拟水位下0～80m范围内的滑坡（边坡）体在不同水位升降速率或恒定水位下坡体中的渗流。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.箱式滑坡模型试验系统，包括滑坡模型箱，所述滑坡模型箱内设有模型坡体和水作用模拟单元；其特征在于：所述水作用模拟单元包括设于模型坡体与滑坡模型箱的侧板之间的渗流箱，渗流箱朝向模型坡体一侧的板面上开设有若干渗水孔；渗流箱与模型坡体之间还夹设有石笼布水层，所述石笼布水层与渗流箱相贴并覆盖所有渗水孔，所述模型坡体与石笼布水层相贴以便通过石笼布水层的水渗入其内部；所述模型坡体内埋设有若干孔隙水压传感器。

【技术特征摘要】
1.箱式滑坡模型试验系统，包括滑坡模型箱，所述滑坡模型箱内设有模型坡体和水作用模拟单元；其特征在于：所述水作用模拟单元包括设于模型坡体与滑坡模型箱的侧板之间的渗流箱，渗流箱朝向模型坡体一侧的板面上开设有若干渗水孔；渗流箱与模型坡体之间还夹设有石笼布水层，所述石笼布水层与渗流箱相贴并覆盖所有渗水孔，所述模型坡体与石笼布水层相贴以便通过石笼布水层的水渗入其内部；所述模型坡体内埋设有若干孔隙水压传感器。2.根据权利要求1所述箱式滑坡模型试验系统，其特征在于：所述渗流箱连接位于滑坡模型箱外的储水箱，储水箱连接供压单元。3.根据权利要求2所述箱式滑坡模型试验系统，其特征在于：所述供压单元为空压机，空压机连接气压控制器，气压控制器连接储水箱。4.根据权利要求1所述箱式滑坡模型试验系统，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；所述石笼布水层的形状与模型坡体的侧面相对应。5.根据权利要求4所述箱式滑坡模型试验系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：文桃，董建华，董和平，汤小林，应赛，王升，熊平，刘语诗，白双莱，
申请(专利权)人：长江师范学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50