本发明专利技术提供的用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置及方法，涉及岩土力学技术领域，装置包括应力加载装置、裂纹扩展检测装置和注水装置，应力加载装置用于设于岩质边坡模型试样的上方，裂纹扩展检测装置用于设于岩质边坡模型试样上，岩质边坡模型试样设有上端裂缝，上端裂缝与水平面之间具有夹角，应力加载装置能对岩质边坡模型试样进行应力加载，裂纹扩展检测装置用于检测岩质边坡模型试样是否进入裂纹非稳定扩展阶段，注水装置用于向上端裂缝注入液体；方法为：获取岩质边坡模型试样；对岩质边坡模型试样进行应力加载至试样进入裂纹非稳定扩展阶段，向上端裂缝内注入液体。本发明专利技术提供的试验装置及方法极大地缩短了试验时间。验时间。验时间。
【技术实现步骤摘要】
用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置及方法
[0001]本专利技术涉及岩土力学
，特别是涉及一种用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置及方法。
技术介绍
[0002]在各类自然灾害中，滑坡属于其中巨大的地质灾害，而降雨是触发滑坡、泥石流等地质灾害的主要诱因。在我国，每年由于降雨引起的山体滑坡造成的损失非常巨大。对此，边坡稳定性的研究成为一个十分重要的课题。其中，针对不同岩土类型、不同坡度的边坡进行水致劣化模型试验分析，是非常必要的，可以为提高边坡稳定性提供不可缺少的重要数据。常用的研究方法有理论分析、实际观测、数值模拟与物理模型试验四种，其中物理模型试验作为一种形象、直观、准确的物理研究手段，在揭示滑坡演化规律与失稳机制等方面已得到了广泛的应用。
[0003]传统的岩质滑坡的物理模型试验中，通常有两种方式来促进其破坏。其中一种方式是通过千斤顶逐级加载促进模型试样破坏的方式来模拟边坡的失稳过程，但是这种方式忽略了水对岩石的劣化作用，不能完全再现该类边坡失稳的机理；另一种是通过人工降雨的方式来模拟真实降雨场景，该方案能够很好的反映降雨对边坡的破坏机理，但由于水岩作用是极其缓慢的过程，导致该方案的实验周期及其漫长。
[0004]因此需要研发出一套既能够满足对岩质边坡水致强度劣化下失稳规律的研究需求，也能够满足降低模型试验时长需求的设备及方法。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够极大地缩短试验时间。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了一种用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置，包括应力加载装置、裂纹扩展检测装置和注水装置，所述应力加载装置用于设置于所述岩质边坡模型试样的上方，所述裂纹扩展检测装置用于设置于所述岩质边坡模型试样上，所述岩质边坡模型试样的上端设有上端裂缝，所述上端裂缝与水平面之间具有夹角，所述应力加载装置能够对所述岩质边坡模型试样进行应力加载，所述裂纹扩展检测装置用于检测所述岩质边坡模型试样是否进入裂纹非稳定扩展阶段，所述注水装置用于向所述上端裂缝注入液体。
[0007]优选的，所述裂纹扩展检测装置包括声发射设备和/或应变检测装置，所述声发射设备和/或所述应变检测装置用于固定连接于所述岩质边坡模型试样的锁固段。
[0008]优选的，本专利技术提供的用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置还包括模型框架和所述岩质边坡模型试样，所述岩质边坡模型试样设置于所述模型框架内，所述应力加载装置固定连接于所述模型框架的顶端，所述模型框架能够为所述岩质边坡模型试样提供支撑。
[0009]优选的，本专利技术提供的用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置还包括密封层，所述岩质边坡模型试样具有第一侧面和第二侧面，所述上端裂缝的两端贯穿所述第一侧面和所述第二侧面，所述密封层涂设于所述第一侧面和所述第二侧面，所述裂纹扩展检测装置固定连接于所述密封层远离所述岩质边坡模型试样的一侧，所述密封层能够阻挡所述上端裂缝和所述锁固段内的液体流至所述裂纹扩展检测装置。
[0010]优选的，所述岩质边坡模型试样为三段式岩质边坡模型试样。
[0011]本专利技术还提供了一种用于岩质边坡水致劣化研究的方法，包括：S1、获取岩质边坡模型试样，在所述岩质边坡模型试样上安装裂纹扩展检测装置；所述岩质边坡模型试样的上端设有上端裂缝，所述上端裂缝与水平面之间具有夹角；S2、对所述岩质边坡模型试样进行应力加载，所述裂纹扩展检测装置检测所述岩质边坡模型试样是否进入裂纹非稳定扩展阶段，当所述裂纹扩展检测装置检测到所述岩质边坡模型试样进入所述裂纹非稳定扩展阶段时向所述上端裂缝内注入液体，直至所述岩质边坡模型试样产生表观裂纹及失稳现象。
[0012]优选的，S1还包括：获得与所述岩质边坡模型试样结构和物理力学参数均相同的边坡数值模拟模型，通过对所述边坡数值模拟模型进行有限元分析获得所述边坡数值模拟模型的裂纹非稳定扩展起点所对应的应力值；根据所述边坡数值模拟模型的裂纹非稳定扩展起点所对应的应力值设计应力逐级加载方案，所述应力逐级加载方案中的最大应力值为所述边坡数值模拟模型的裂纹非稳定扩展起点所对应的应力值；S2还包括：按照所述应力逐级加载方案对所述岩质边坡模型试样进行逐级加载。
[0013]优选的，将所述裂纹扩展检测装置安装于所述岩质边坡模型试样的锁固段区域；所述裂纹扩展检测装置包括声发射设备和/或应变检测装置，所述声发射设备对所述岩质边坡模型试样应力加载过程中的声发射信息进行采集，所述声发射设备采集到所述声发射信息出现能量激增的现象时能够判定为所述岩质边坡模型试样的锁固段部位内部裂纹进入非稳定破裂阶段；所述应变检测装置对所述岩质边坡模型试样应力加载过程中的应变值进行采集，所述应变检测装置采集到所述岩质边坡模型试样的所述应变值出现加速变化时能够判定为所述岩质边坡模型试样的锁固段部位内部裂纹进入非稳定破裂阶段。
[0014]优选的，当所述声发射设备采集到所述声发射信息出现能量激增的现象时或所述应变检测装置采集的所述应变值出现加速变化时，加载于所述岩质边坡模型试样的应力值为裂纹非稳定扩展起点的实际应力值；当所述声发射设备采集到所述声发射信息时出现能量激增的现象或所述应变检测装置采集的所述应变值出现加速变化时，保持以所述裂纹非稳定扩展起点的实际应力值对所述岩质边坡模型试样进行应力加载直至所述岩质边坡模型试样产生表观裂纹及失稳现象。
[0015]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术提供的用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置和方法，先采用应力加载装置对岩质边坡模型试样进行应力加载，直至裂纹扩展检测装置检测到岩质边坡模型试样进入裂纹非稳定扩展阶段，此时向上端裂缝内注入液体，由于岩质边坡模型试样内部已经形成了大量细小的渗水通道，故能够极大的减少材料遇水劣化的时间，缩短了试验时间。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。
[0017]图1为实施例1中的用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置的结构示意图（未加载岩质边坡模型试样）；图2为实施例1中的用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置的结构示意图（加载三段式岩质边坡模型试样）；图3为实施例2中的用于岩质边坡水致劣化研究的方法的流程图；100、用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置；1、应力加载装置；2、裂纹扩展检测装置；201、声发射设备；202、应变检测装置；3、注水装置；4、上端裂缝；5、锁固段；6、模型框架；7、岩质边坡模型试样；701、第一侧面；702、第二侧面；8、密封层；9、下端软弱夹层；10、声发射信号采集系统；11、应变采集系统；12、反力盖板；13、导水管。
具体实施方式...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置，其特征在于：包括应力加载装置、裂纹扩展检测装置和注水装置，所述应力加载装置用于设置于所述岩质边坡模型试样的上方，所述裂纹扩展检测装置用于设置于所述岩质边坡模型试样上，所述岩质边坡模型试样的上端设有上端裂缝，所述上端裂缝与水平面之间具有夹角，所述应力加载装置能够对所述岩质边坡模型试样进行应力加载，所述裂纹扩展检测装置用于检测所述岩质边坡模型试样是否进入裂纹非稳定扩展阶段，所述注水装置用于向所述上端裂缝注入液体。2.根据权利要求1所述的用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置，其特征在于：所述裂纹扩展检测装置包括声发射设备和/或应变检测装置，所述声发射设备和/或所述应变检测装置用于固定连接于所述岩质边坡模型试样的锁固段。3.根据权利要求1所述的用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置，其特征在于：还包括模型框架和所述岩质边坡模型试样，所述岩质边坡模型试样设置于所述模型框架内，所述应力加载装置固定连接于所述模型框架的顶端，所述模型框架能够为所述岩质边坡模型试样提供支撑。4.根据权利要求2所述的用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置，其特征在于：还包括密封层，所述岩质边坡模型试样具有第一侧面和第二侧面，所述上端裂缝的两端贯穿所述第一侧面和所述第二侧面，所述密封层涂设于所述第一侧面和所述第二侧面，所述裂纹扩展检测装置固定连接于所述密封层远离所述岩质边坡模型试样的一侧，所述密封层能够阻挡所述上端裂缝和所述锁固段内的液体流至所述裂纹扩展检测装置。5.根据权利要求1所述的用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置，其特征在于：所述岩质边坡模型试样为三段式岩质边坡模型试样。6.一种用于岩质边坡水致劣化研究的方法，其特征在于：包括：S1、获取岩质边坡模型试样，在所述岩质边坡模型试样上安装裂纹扩展检测装置；所述岩质边坡模型试样的上端设有上端裂缝，所述上端裂缝与水平面之间具有夹角；S2、对所述岩质边坡模型试样进行应力加载，所述裂纹扩展检测装置检测所述岩质边坡模型试样是否进入裂纹非稳定扩展阶...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔远，薛雷，许超，张珂，翟梦阳，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。