本发明专利技术提供了一种水软化型滑坡试验模拟装置及其模拟方法，涉及滑坡灾害模拟装置技术领域，本申请中根据滑坡现场勘测的地质信息和相关的物理力学参数，采用回溯算法进行岩土体滑坡前原型的复原，并按照预设比例放大或缩小后制作实体的滑床还原层、滑带还原层和滑体还原层的几何相似模型，并将其设置于透明试验箱内。通过向透水层内持续注水，水透过透水层向滑带还原层缓慢渗透，由于水的作用使得滑带还原层的抗剪强度下降而使得岩土体发生失稳。从透明试验箱可以清楚的观察到岩土体从稳定状态（实验开始前的自然状态）到发生滑坡后这段时间内其截面几何形态的变化过程以及坡面的变形情况，简洁直观地呈现了岩土体发生滑坡的演变过程。演变过程。演变过程。
【技术实现步骤摘要】
一种水软化型滑坡试验模拟装置及其模拟方法
[0001]本专利技术涉及滑坡灾害模拟装置
，具体而言，涉及一种水软化型滑坡试验模拟装置及其模拟方法。
技术介绍
[0002]我国是滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害多发的国家，其中滑坡的发生常常具有突发性、高频性、破坏性的特点，是公认的仅次于地震的第二大自然灾害。滑坡的稳定性问题一直是滑坡灾害领域一项最基本但又最重要的研究课题，科学合理的评价滑坡稳定性对于确保人民生命财产安全和保证工程正常运行有着重要的意义。滑坡是由于滑体内部软弱面在以水为主的软化作用下，滑带抗剪强度指标降低，从而使坡体失稳的现象。
[0003]室内模型试验是研究滑坡的重要手段，在边坡土体水软化的研究中，降雨是研究其对边坡稳定性影响的最常用方法。然而，确保雨水渗入到滑坡体的内部滑带是极为困难的。因此，很难在短时间内利用模拟斜坡上的人工降雨来重现滑坡失稳。在许多实验室研究中，人工降雨造成的是浅层滑坡，而不是内部滑带水软化引发的大型滑坡。因此，开发一种合适的室内试验方法来重现由水软化引起的滑坡失稳是极其有必要的。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种水软化型滑坡试验模拟装置及其模拟方法，以改善上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：本专利技术提供一种水软化型滑坡试验模拟装置，包括透明试验箱和岩土体模型，所述岩土体模型设置于所述透明试验箱内，所述岩土体模型包括滑床还原层、滑带还原层和滑体还原层，所述滑床还原层设置于所述透明试验箱的底壁，所述滑床还原层的上方依次设置所述滑带还原层和所述滑体还原层，所述滑床还原层与所述滑带还原层之间设置有透水层；其中，所述滑床还原层、所述滑带还原层和所述滑体还原层分别为待模拟区域的滑坡经过回溯还原后得到的岩土体所对应的几何相似模型，所述透水层中的水向所述滑带还原层缓慢渗透而发生失稳破坏，透过所述透明试验箱实时观察岩土体模型的截面几何形状。
[0005]在本申请的一些实施例中，所述滑床还原层包括多个紧密排列的拼接单元，每个所述拼接单元包括伸缩杆、转动板和撑杆，所述伸缩杆的一端设置于所述透明试验箱的底壁，所述伸缩杆的另一端设有支撑板，所述支撑板与地面平行，所述支撑板的上方铰接有所述转动板，所述撑杆沿所述伸缩杆的轴线方向贯穿所述支撑板且与所述转动板抵接，所述支撑板与所述转动板的铰接点和所述撑杆位于所述伸缩杆轴线的两侧。
[0006]在本申请的一些实施例中，所述撑杆与所述支撑板螺纹连接。
[0007]在本申请的一些实施例中，所述滑床还原层还包括底轨，所述底轨固定设置于所述透明试验箱的底壁，所述伸缩杆远离所述支撑板的一端设置有滑块，所述滑块设有开口，所述开口卡合于所述底轨上。
[0008]在本申请的一些实施例中，所述底轨包括可拆卸连接的滑轨和阻挡件，所述滑轨
沿其延伸方向水平设置有滑槽，所述滑块设有贯穿的T型槽，所述T型槽与所述开口相连通，所述T型槽卡合于所述滑槽内，所述阻挡件卡合于所述滑槽的端口。
[0009]在本申请的一些实施例中，所述透水层包括无盖盒体和透水石，所述无盖盒体上分别设置有注水器和止挡件，所述止挡件平行于所述无盖盒体的底壁且间隔设置，所述注水器位于所述止挡件的下方，所述透水石设置于所述止挡件远离所述底壁的一侧。
[0010]在本申请的一些实施例中，所述注水器设置于所述无盖盒体的底壁。
[0011]在本申请的一些实施例中，所述透水层包括多个相互紧密排列的透水单元，每个所述透水单元包括所述无盖盒体和所述透水石。
[0012]本专利技术还提出一种水软化型滑坡试验模拟装置的模拟方法，采用上述水软化型滑坡试验模拟装置进行滑坡试验模拟，所述模拟方法包括：采集待试验模拟区域中滑坡中滑床、滑带和滑体的几何参数和物理参数；分别根据所述几何参数和所述物理参数，得到岩土体模型参数，所述岩土体模型参数是根据所述几何参数进行回溯还原，并按照预设比例缩小或放大后得到的相似比例参数；根据所述岩土体模型参数分别制作对应的所述滑床还原层、所述滑带还原层和所述滑体还原层；在所述透明试验箱内由下到上依次放置所述滑床还原层、所述透水层、所述滑带还原层和所述滑体还原层，完成搭建好的所述岩土体模型；向所述透水层内持续注水，随着透水层内水量的溢出缓慢向所述滑带还原层渗透，滑带还原层的抗剪切强度持续减弱而发生失稳，致使所述岩土体模型滑坡，并通过所述透明试验箱观察所述岩土体模型失稳破坏后其截面几何形状的演变过程。
[0013]在上述水软化型滑坡试验模拟装置的模拟方法中，所述透水层的注水速率为1mL/min~15mL/min。
[0014]本专利技术的有益效果为：本申请中，根据滑坡现场勘测的地质信息和相关的物理力学参数，采用回溯算法进行岩土体滑坡前原型的复原，得到岩土体中滑床、滑带和滑体在未发生滑坡前所对应的几何特征参数，以及滑带层、滑体层的物理力学参数，基于岩土体未发生滑坡前的几何特征参数和物理力学参数，选择相似的材料按照预设比例分别制作滑床还原层、滑带还原层和滑体还原层的几何相似模型，并按照上述岩土体模型的结构关系将其设置于透明试验箱内。当滑坡模拟实验开始时，透水层内缓慢注水，水透过透水层向滑带还原层缓慢渗透，当滑带还原层内的水量达到一定程度且在其自重的作用下，由于滑带还原层的抗剪强度下降而使得岩土体发生失稳破坏。从透明试验箱的正面可以清楚的观察到岩土体从稳定状态（实验开始前的自然状态）到发生滑坡后这段时间内其截面几何形态的变化过程，直观、明了地呈现了岩土体发生滑坡时其截面的演变过程。而且，本申请提出的水软化型滑坡试验模拟装置是基于滑带土含水率的单一性影响因素而设计的，该装置也可用于研究滑带土饱水软化对岩土体稳定性的影响，避免多因素混杂而影响其关联性的准确度，且与人工降雨造成的浅层滑坡相比，本水软化型滑坡试验模拟装置所模拟岩土体失稳是由于其内部滑带含水量的变化而引发的滑坡，该装置为基于滑带软化的牵引式滑坡的失稳机理的研究提供了更为合适的模拟工具。
[0015]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0016]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。
[0017]图1所示为水软化型滑坡试验模拟装置的结构图；图2所示为水软化型滑坡试验模拟装置的截面图；图3所示为拼接单元的结构示意图；图4所示为另一种拼接单元的结构示意图；图5所示为滑轨与阻挡件的连接关系图；图6所示为透水单元的爆炸图。
[0018]图中标记：100
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水软化型滑坡试验模拟装置；1
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透明试验箱；2
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水软化型滑坡试验模拟装置，其特征在于，包括：透明试验箱（1）；岩土体模型，所述岩土体模型设置于所述透明试验箱（1）内，所述岩土体模型包括滑床还原层（2）、滑带还原层（4）和滑体还原层（5），所述滑床还原层（2）设置于所述透明试验箱（1）的底壁，所述滑床还原层（2）的上方依次设置所述滑带还原层（4）和所述滑体还原层（5），所述滑床还原层（2）与所述滑带还原层（4）之间设置有透水层（3）；其中，所述滑床还原层（2）、所述滑带还原层（4）和所述滑体还原层（5）分别为待模拟区域的滑坡经过回溯还原后得到的岩土体所对应的几何相似模型，所述透水层（3）中的水向所述滑带还原层（4）缓慢渗透而发生失稳破坏，透过所述透明试验箱（1）实时观察岩土体模型的截面几何形状。2.根据权利要求1所述的水软化型滑坡试验模拟装置，其特征在于：所述滑床还原层（2）包括多个紧密排列的拼接单元（21），每个所述拼接单元（21）包括伸缩杆（211）、转动板（212）和撑杆（214），所述伸缩杆（211）的一端设置于所述透明试验箱（1）的底壁，所述伸缩杆（211）的另一端设有支撑板（213），所述支撑板（213）与地面平行，所述支撑板（213）的上方铰接有所述转动板（212），所述撑杆（214）沿所述伸缩杆（211）的轴线方向贯穿所述支撑板（213）且与所述转动板（212）抵接，所述支撑板（213）与所述转动板（212）的铰接点和所述撑杆（214）位于所述伸缩杆（211）轴线的两侧。3.根据权利要求2所述的水软化型滑坡试验模拟装置，其特征在于：所述撑杆（214）与所述支撑板（213）螺纹连接。4.根据权利要求2所述的水软化型滑坡试验模拟装置，其特征在于：所述滑床还原层（2）还包括底轨（6），所述底轨（6）固定设置于所述透明试验箱（1）的底壁，所述伸缩杆（211）远离所述支撑板（213）的一端设置有滑块（215），所述滑块（215）设有开口（216），所述开口（216）卡合于所述底轨（6）上。5.根据权利要求4所述的水软化型滑坡试验模拟装置，其特征在于：所述底轨（6）包括可拆卸连接的滑轨（61）和阻挡件（63），所述滑轨（61）沿其延伸方向水平设置有滑槽（6...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，饶云康，陈怀林，张哲，吴羿君，郁智超，李搏凯，李欢，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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