一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置及其使用方法，包括预制模型框、加载系统、反力装置、实验数据监测模块与采集系统、模拟分级开挖系统，所述加载系统和所述反力装置的输出端接与所述预制模型框接触，所述实验数据监测模块与采集系统的输入端均预设在所述预制模型框的监测位，所述加载系统和所述反力装置均受所述模拟分级开挖系统控制；通过模拟分级开挖过程中监测模型内各部位的应力变化和模型中概化后的结构面的应变以及潜在破坏面的应变，可以更加详细的分析开挖后边坡的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置及其使用方法
本专利技术涉及边坡卸荷开挖
，尤其涉及一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置及其使用方法，是一种模拟高压力边坡开挖过程并检测信息，进而分析的实验制样模具。
技术介绍
受青藏高原持续隆升的影响，中国西南、西北地区，尤其是环青藏高原的东侧地带，河流深切，地形地质条件复杂，自然以及人工开挖高边坡稳定性问题极为突出，构成中国最具特色的工程地质和岩石力学问题之一；在对斜坡稳定性进行评价时会进行理论计算分析法，主要包括传递系数法、极限平衡分析法等，但任何计算方法都必须建立在深入查明原理特性和做出符合实际情况的演化机制分析的基础上。我们需要从力学模型和数学模型，主导因素和敏感因素中获得为理论计算所必备的信息。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置及其使用方法，通过模拟分级开挖过程中监测模型内各部位的应力变化和模型中概化后的结构面的应变以及潜在破坏面的应变，可以更加详细的分析开挖后边坡的稳定性。为了达到以上目的，本专利技术提供如下技术方案：一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置,包括预制模型框、加载系统、反力装置、实验数据监测模块与采集系统、模拟分级开挖系统，所述加载系统和所述反力装置的输出端接与所述预制模型框接触，所述实验数据监测模块与采集系统的输入端均预设在所述预制模型框的监测位，所述加载系统和所述反力装置均受所述模拟分级开挖系统控制。作为上述技术方案的进一步描述：所述预制模型框是由厚度2mm的钢板制成，模具宽20cm，正面与开挖面一致，侧面未封板。作为上述技术方案的进一步描述：所述加载系统由液压泵、压力表、单向阀、减压阀和液压伺服控制组成，通过手动控制的方式对加卸载进行控制。作为上述技术方案的进一步描述：所述反力装置包括反力架、液压伺服控制、连接钢架、垫板，所述液压伺服控制的输出端与所述预制模型框通过垫块连接，所述液压伺服控制安装在所述反力架上，所述液压伺服控制通过所述连接钢架与所述反力架连接。作为上述技术方案的进一步描述：所述试验数据监测模块与采集系统主要包括变形破坏监测模块、应力监测模块、应变监测模块、其他监测模块及数据采集系统，所述变形破坏监测模块包括水平位移、竖向位移和裂缝监测，所述应力监测模块包括土压力的监测和数据采集。作为上述技术方案的进一步描述：S1：地质原型概化，根据对应的岩性选择强卸荷岩体、弱卸荷岩体和微新岩体；S2：模拟开挖卸荷方案，对实际开挖进行简化，按实际开挖方案顺序进行开挖；S3：确定相似常熟与材料配比，采用直剪试验确定材料配比；S4：进行试验并采集数据，布置监测点；S5：根据实验结构进行分析并总结方案。作为上述技术方案的进一步描述：所述S4中的试验步骤为：(6)配制相似材料，在预制模型框中填筑形成模型边坡；(7)在填筑的同时安装、埋设土压力监测仪器；(8)待模拟边坡固结达到一定的强度后，对模型进行脱模，将模型转移到加载框架中，安装应变监测仪器，设置位移监测；(9)安装好模拟分级开挖系统，使用加该系统进行模拟分级开挖；在模拟开挖同时及之后进行各种数据的监测采集。作为上述技术方案的进一步描述：所述S4和所述S5之间：在模拟开挖同时及之后进行各种数据的监测采集在初始加载以模拟开挖前原始坡体内部应力后，需要对模型内部的土压力、应变，进行初次采集，作为模型的原始位置和应力情况，用于之后的分析。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、通过模拟分级开挖过程中监测模型内各部位的应力变化和模型中概化后的结构面的应变以及潜在破坏面的应变，可以更加详细的分析开挖后边坡的稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为分级开挖结构示意图；图2为一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置示意图；图3为概化结果图；图4为相似材料物理力学参数表；图5为相似材料物理力学参数表；图6为最终配比结果；图7为应力监测点安装、埋设位置示意图；图8为应变监测仪器具体安装位置示意图；图9为试验全过程流程示意图；图10为卸荷阶段时间流程表。具体实施方式为了使本专利技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例是一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置的结构，包括预制模型框、加载系统、反力装置、实验数据监测模块与采集系统、模拟分级开挖系统，所述加载系统和所述反力装置的输出端接与所述预制模型框接触，所述实验数据监测模块与采集系统的输入端均预设在所述预制模型框的监测位，所述加载系统和所述反力装置均受所述模拟分级开挖系统控制，所述预制模型框是由厚度2mm的钢板制成，模具宽20cm，正面与开挖面一致，侧面未封板，所述加载系统由液压泵、压力表、单向阀、减压阀和液压伺服控制组成，通过手动控制的方式对加卸载进行控制，所述反力装置包括反力架、液压伺服控制、连接钢架、垫板，所述液压伺服控制的输出端与所述预制模型框通过垫块连接，所述液压伺服控制安装在所述反力架上，所述液压伺服控制通过所述连接钢架与所述反力架连接，所述试验数据监测模块与采集系统主要包括变形破坏监测模块、应力监测模块、应变监测模块、其他监测模块及数据采集系统，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置，其特征在于：包括预制模型框、加载系统、反力装置、实验数据监测模块与采集系统、模拟分级开挖系统，所述加载系统和所述反力装置的输出端接与所述预制模型框接触，所述实验数据监测模块与采集系统的输入端均预设在所述预制模型框的监测位，所述加载系统和所述反力装置均受所述模拟分级开挖系统控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置，其特征在于：包括预制模型框、加载系统、反力装置、实验数据监测模块与采集系统、模拟分级开挖系统，所述加载系统和所述反力装置的输出端接与所述预制模型框接触，所述实验数据监测模块与采集系统的输入端均预设在所述预制模型框的监测位，所述加载系统和所述反力装置均受所述模拟分级开挖系统控制。


2.如权利要求1所述的一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置，其特征在于：所述预制模型框是由厚度2mm的钢板制成，模具宽20cm，正面与开挖面一致，侧面未封板。


3.如权利要求2所述的一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置，其特征在于：所述加载系统由液压泵、压力表、单向阀、减压阀和液压伺服控制组成，通过手动控制的方式对加卸载进行控制。


4.如权利要求3所述的一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置，其特征在于：所述反力装置包括反力架、液压伺服控制、连接钢架、垫板，所述液压伺服控制的输出端与所述预制模型框通过垫块连接，所述液压伺服控制安装在所述反力架上，所述液压伺服控制通过所述连接钢架与所述反力架连接。


5.如权利要求4所述的一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置，其特征在于：所述试验数据监测模块与采集系统主要包括变形破坏监测模块、应力监测模块、应变监测模块、其他监测模块及数据采集系统，所述变形破坏监测模块包括水平位移、竖向位移和裂缝...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟华，帅攀，赵建军，李艾浓，杨沛璋，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51