本发明专利技术提供一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置，包括：倾斜板，其上表面布设有用于承载冻结层的保温层；滑动设置于所述倾斜板上的剪切箱体，其下端敞口并支撑于冻结层上，所述剪切箱体内部用于铺设堆积于冻结层之上的碎石土；用以对所述剪切箱体输水的供水件；以及与所述倾斜板连接的升降机构，其用于驱动所述倾斜板倾斜至设定角度，使模拟冰冻及融化过程中所述剪切箱体及其内部碎石土滑动。本发明专利技术的有益效果：冻结层模拟永久冻土环境，剪切箱体内部的碎石土模拟冻土边坡，室内模拟冰缘型冻土边坡变形破坏过程，揭示边坡破坏机理，还原真实冻融循环条件下边坡破坏状况的特点，为研究冻融循环作用对碎石土边坡稳定性的影响提供条件。影响提供条件。影响提供条件。
【技术实现步骤摘要】
一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置及试验方法
[0001]本专利技术涉及冻土边坡模型试验
，尤其涉及一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置及试验方法。
技术介绍
[0002]碎石土是由颗粒较大的碎石和颗粒较小的土粒组成的特殊性质的土，碎石土边坡稳定性及防护对策历来是工程建设中特别关注的技术课题。而尤其对于处在季节性冻土区如川藏铁路地段的碎石边坡土而言，随着季节的交替，冻土区会反复发生冻融循环作用，在此过程中，土壤理化性质的改变使碎石土边坡稳定状态逐渐遭受破坏，最终发生失稳。据调查，中国高海拔地区多年冻土面积居世界首位，因此研究冻融循环作用对碎石土边坡稳定性的影响具有重要且现实的意义。目前，可缺少供室内进行模拟冻融循环作用对碎石土边坡稳定性影响的装置与仪器。
技术实现思路
[0003]有鉴于此，为了解决缺少室内进行模拟冻融循环作用对碎石土边坡稳定性影响装置和仪器的问题，本专利技术的实施例提供了一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置及试验方法。
[0004]本专利技术的实施例提供一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置，包括：
[0005]倾斜板，其上表面布设有用于承载冻结层的保温层；
[0006]滑动设置于所述倾斜板上的剪切箱体，其下端敞口并支撑于冻结层上，所述剪切箱体内部用于铺设堆积于冻结层之上的碎石土；
[0007]用以对所述剪切箱体输水的供水件；
[0008]以及与所述倾斜板连接的升降机构，其用于驱动所述倾斜板倾斜至设定角度，使模拟冰冻及融化过程中所述剪切箱体及其内部碎石土滑动。
[0009]进一步地，还包括数据采集系统，其包括埋设于所述剪切箱体内部的分布式光纤传感器、布设于所述剪切箱体滑动路径一端的位移传感器、布设于所述倾斜板上的倾角计、用于测量融化水体重量的称重秤、以及设置于所述剪切箱体一侧的摄像机。
[0010]进一步地，还包括恒温室。
[0011]进一步地，所述倾斜板一端下部连接所述升降机构的输出端、另一端下部分别与两支座铰接。
[0012]进一步地，所述升降机构为千斤顶。
[0013]进一步地，所述倾斜板的相对两侧均设有滑杆，所述剪切箱体的相对两侧面的外侧均设有滑轮，所述滑轮限制于所述滑杆上且可滑动。
[0014]进一步地，所述剪切箱体包括金属框架及嵌设在所述金属框架表面的透明玻璃板。
[0015]进一步地，所述保温层为玻璃纤维棉材料。
[0016]本专利技术的实施例提供的一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置的技术方案带来的有益效果是：通过冻结层模拟永久冻土环境，通过剪切箱体内部的碎石土模拟冻土边坡，实现室内条件下模拟冰缘型冻土边坡变形破坏过程，揭示边坡破坏机理，还原真实冻融循环条件下边坡破坏状况的特点，为研究冻融循环作用对碎石土边坡稳定性的影响提供条件。
[0017]另外，基于上述模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置，本专利技术的实施例还提供了一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验方法，包括以下步骤：
[0018]S1配置设定含水率的碎石土；
[0019]S2将上述试验装置放入恒温室，并在所述保温层之上布置冻结层，随后将所述剪切箱体放置于冻结层上，并在所述剪切箱体内部铺设碎石土；
[0020]S3将所述恒温室的温度调整为
‑
3℃，通过所述升降机构启动抬升所述倾斜板使其倾斜角度为达到设定角度；
[0021]S4通过所述供水件对所述剪切箱体内输水，保持所述恒温室内
‑
3℃下保持6小时模拟冻结过程，之后将所述恒温室的温度调整为10℃，持续6小时模拟融化过程；
[0022]S5重复步骤S4直至所述剪切箱体1滑至所述倾斜板底部，所述剪切箱体内部的碎石土边坡破坏。
[0023]进一步地，在步骤S4和S5过程中测量所述碎石土内部的温度、所述剪切箱体滑动的距离、以及融化水体重量。
[0024]本专利技术的实施例提供的一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验方法技术方案带来的有益效果与上述一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置的有益效果相同，这里就不再做累赘说明。
附图说明
[0025]图1是本专利技术一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置的示意图。
[0026]图中：1
‑
剪切箱体、2
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倾斜板、3
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光纤解调传感器、4
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全分布式光纤传感器、5
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冻结层、6
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保温层、7
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排水管、8
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水桶、9
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升降机构、10
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滑轮、11
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滑杆、12
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摄像机、13
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激光位移传感器、14
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称重秤、15
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支座、16
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倾角计、17
‑
供水件。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。
[0028]请参考图1，本专利技术的实施例提供了本专利技术的实施例提供一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置，主要包括倾斜板2、剪切箱体1、供水件17和升降机构9。
[0029]具体的，所述倾斜板2主要起着承载作用，其上部依次布设有保温层6和冻结层5，所述冻结层5、所述保温层6及所述倾斜板2层叠设置。所述倾斜板2的边缘可以设置挡板，以更好的布置所述保温层6及所述冻结层5。所述保温层6置于所述倾斜板2和所述冻结层5之间，起到阻隔热量传递的功能，这样使所述冻结层5置于所述保温层6之上以模拟永久冻土。所述冻结层5由粘土配合细沙注水冻结而成，各成分含量及厚度根据模型相似比来确定。所述保温层6优选为玻璃纤维棉材料，具有导热系数小和质量轻的优点。
[0030]所述剪切箱体1滑动设置于所述倾斜板2上，所述剪切箱体1包括金属框架及嵌设在所述金属框架表面的透明玻璃板，所述金属框架为上下两端敞口的矩形框架，在其侧面设置多块所述透明玻璃板进行封闭，在试验时可透过所述透明玻璃板观察所述剪切箱体1内部的情况。
[0031]所述剪切箱体1与所述倾斜板2之间滑动连接，具体的，所述倾斜板2的相对两侧均设有滑杆11，所述滑杆11沿着所述倾斜板2长度方向延伸。所述剪切箱体1的相对两侧面的外侧均设有滑轮10，这里所述剪切箱体1的每一侧均设置有两个滑轮10。所述剪切箱体1置于两所述滑杆11之间，且所述剪切箱体1每一侧的两滑轮10限制于一所述滑杆11上且可滑动。
[0032]所述剪切箱体1支撑于所述冻结层5上，所述剪切箱体1的下端敞口与所述冻结层5贴合。所述剪切箱体1内部铺设有碎石土，所述碎石土堆积于冻结层5之上，所述碎石土与所述冻结层5直接接触。
[0033]所述供水件17用以对所述剪切箱体1输水，这里所述供水件17由喷头及与所述喷头连接的输水管组成本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置，其特征在于，包括：倾斜板，其上表面布设有用于承载冻结层的保温层；滑动设置于所述倾斜板上的剪切箱体，其下端敞口并支撑于冻结层上，所述剪切箱体内部用于铺设堆积于冻结层之上的碎石土；用以对所述剪切箱体输水的供水件；以及与所述倾斜板连接的升降机构，其用于驱动所述倾斜板倾斜至设定角度，使模拟冰冻及融化过程中所述剪切箱体及其内部碎石土滑动。2.如权利要求1所述的一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置，其特征在于：还包括数据采集系统，其包括埋设于所述剪切箱体内部的分布式光纤传感器、布设于所述剪切箱体滑动路径一端的位移传感器、布设于所述倾斜板上的倾角计、用于测量融化水体重量的称重秤、以及设置于所述剪切箱体一侧的摄像机。3.如权利要求1所述的一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置，其特征在于：还包括恒温室。4.如权利要求1所述的一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置，其特征在于：所述倾斜板一端下部连接所述升降机构的输出端、另一端下部分别与两支座铰接。5.如权利要求4所述的一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置，其特征在于：所述升降机构为千斤顶。6.如权利要求1所述的一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置，其特征在于：所述倾斜板的相对两侧均设有滑杆，所述剪切箱体的相对两侧面的外侧均设有滑轮...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙思璇，唐辉明，安鹏举，于博帆，张永权，苏雪雪，唐春燕，方堃，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
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