本发明专利技术公开了一种能多维运动的多功能滑坡模型试验装置，包括外框架、内框架和滑坡试验台架，内框架通过三维移动机构安装在外框架内，并能通过三维移动机构驱动相对于外框架在X、Y|、Z方向运动，内框架中心处设有轴线水平设置的圆形安装槽；滑坡试验台架能自由转动的安装在圆形安装槽内；滑坡试验台架中心处设有正方形的滑坡试验槽，滑坡试验槽内上、下、左、右四个侧面分别设有若干加载千斤顶；滑坡模型包括模型箱和设置于模型箱内的滑坡土，模型箱包括前后两块固定板和四个侧板，在设计滑坡处，所述侧板设计有缺口。本发明专利技术结构简单、使用方便、能够模拟振动或者地震环境下滑坡的稳定性。性。性。
【技术实现步骤摘要】
一种能多维运动的多功能滑坡模型试验装置
[0001]本专利技术属于土木工程领域，涉及一种滑坡工程试验研究技术，特别涉及一种能多维运动的多功能滑坡模型试验装置。
技术介绍
[0002]滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害严重威胁人类生成生活安全，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，也是人类面临的范围最广、破坏最终和时间最长的地质灾害之一。由于现场滑坡模型试验受场地、人为因素等影响，成本较大且费时较长，而模型试验是作为发展滑坡相关技术的重要手段，具有成本低和操作简易等优点，是研究滑坡受力机理的有效方法，能够直观地观测到滑坡变形破坏过程，为滑坡研究提供重要依据。
[0003]虽然滑坡物理模型试验装置的研发一定程度上促进了地质力学模型试验研究的发展，但仍然存在一定程度的局限或缺陷，滑坡应力条件变化难以模拟，滑坡在演化过程中外力边界条件往往并非一成不变，而现有试验装置往往不能通过施加外荷载，实现完整滑坡地质力学模型的模拟。
[0004]另外对于铁路两侧滑坡，由于长期受到火车经过产生振动影响，其滑坡稳定性要远差于其他类型滑坡，因此研究地震环境对滑坡的影响对能够保证铁路运行安全具有重要意义。
技术实现思路
[0005]为解决上述问题，本专利技术设计了一种能多维运动的多功能滑坡模型试验装置，能有效地模拟实际滑坡不同方向受力情况，并同时监测对应方向上滑坡模型的应力、变形情况，从而进一步探究滑坡的受力作用规律。与此同时，还可以恢复其初始状态，继续模拟新的受力工况以探究其他的受力作用规律。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种能多维运动的多功能滑坡模型试验装置，其特征在于，包括
[0008]外框架，作为试验装置的承力框架；
[0009]内框架，通过三维移动机构安装在外框架内，并能通过三维移动机构驱动相对于外框架在X、Y、Z方向运动，所述内框架中心处设有轴线水平设置的圆形安装槽；
[0010]滑坡试验台架，能自由转动的安装在圆形安装槽内，并能绕圆形安装槽的轴心旋转；所述滑坡试验台架中心处设有正方形的滑坡试验槽，所述滑坡试验槽内上、下、左、右四个侧面分别设有若干加载千斤顶；若干加载千斤顶所围成用于安装滑坡模型的试验空间；
[0011]所述滑坡模型包括模型箱和设置于模型箱内的滑坡土，所述模型箱包括前后两块固定板和将两块固定板相连的四个侧板，所述固定板采用刚性材料制成，所述侧板采用具有一定变形能力的柔性材料制成，在设计滑坡处，所述侧板设计有缺口。
[0012]进一步地，所述加载千斤顶通过轴向滑动副安装在滑坡试验槽内壁，所述轴向滑
动副与圆形安装槽的轴线平行，使得能够调整加载千斤顶的轴向位置。
[0013]进一步地，所述加载千斤顶的前端设有通过球铰安装的加载头。
[0014]进一步地，所述滑坡试验槽的每个侧面均设有1
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5个安装点位，每个安装点位设有X向分布的1
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4个加载千斤顶。
[0015]进一步地，所述三维移动机构包括中间框架、X向千斤顶、Y向千斤顶和Z向千斤顶；所述内框架安装在中间框架内，内框架左右两侧分别通过若干水平设置的Y向千斤顶与中间框架相连，通过左右两侧Y向千斤顶的伸缩能调整内框架相对于中间框架在Y方向上的位置；
[0016]所述中间框架安装在外框架内，中间框架上下两侧分别通过若干竖直方向的Z向千斤顶与外框架相连；通过上下两侧Z向千斤顶的伸缩能调整中间框架相对于外框架在Z方向上的位置；
[0017]所述Z向千斤顶通过X向滑动副与中间框架或者外框架相连；
[0018]所述中间框架和外框架之间还设有若干水平安装且能X向自由伸缩的X向千斤顶，通过 X向千斤顶的伸缩能调整中间框架相对于外框架在X方向上的位置；所述X方向与圆形安装槽的轴向相同，所述X向千斤顶通过Z向滑动副与中间框架或者外框架相连。
[0019]进一步地，所述滑坡试验台架的外壁与内框架的内壁之间设有若干用于减小转动摩擦力的第一滚动体。
[0020]进一步地，所述内框架上下两侧与中间框架之间设有若干能减少Y向运动摩擦力的第二滚动体。
[0021]进一步地，所述中间框架的左右两侧与外框架内壁之间设有若干能减少Z向运动摩擦力的第三滚动体。
[0022]进一步地，所述外框架由两个间隔平行设置的矩形框固定相连组成，所述中间框架左右两侧设有向外侧延伸的承力部，所述X向千斤顶设置于中间框架的承力部和相应侧的矩形框之间，并且所述X向千斤顶与矩形框或者中间框架通过Z向滑动副相连。
[0023]进一步地，所述内框架为钢筋混凝土结构或钢结构的立方体框架；所述中间框架为钢结构的矩形框架；所述外框架的矩形框为四根十字交叉的钢筋混凝土柱组成。
[0024]本专利技术装置的基础原理为：先通过控制XYZ轴作用千斤顶以调整滑坡模型位置于理论中心，利用内部上下左右4个方向千斤顶对滑坡模型进行施加对应方向荷载模拟其工况受力并同时进行动态变形监测，并通过控制XYZ轴作用千斤顶作用模拟地震，通过不同方向的千斤顶作用模拟方向性地震波，从而检测滑坡在地震环境下的稳定性。其中变形监测的实现是由于内部4个方向千斤顶装置均与滑坡表面紧密相连，当滑坡发生变形时，千斤顶会进行动态调节，主动进行伸长/压缩，从而通过有线或无线观测并记录变形数据。
[0025]本专利技术的有益效果：
[0026]本专利技术所设计的一种能多维运动的多功能滑坡模型试验装置有显著的优势和社会经济效益，以下列举了五点其主要的有益效果：
[0027](1)模型试验装置组装拼接较为容易，可操作性强。
[0028](2)可模拟滑坡模型在4个方向的受力情况，并对应可进行变形监测。
[0029](3)内部4个方向千斤顶自带变形监测功能，可通过有线或无线控制和观测数据并进行保存，极大降低人工工作强度和工作成本。
[0030](4)通过内部嵌入环形滑轨，不仅可进行滑坡模型位置的细微调整，还增加了模型可旋转功能以便于更好查看加载过程中滑坡四周变形情况。
[0031](5)通过可三维移动加载系统装置，更加便于滑坡模型在XYZ方向进行位置调整，并且可以模拟特定方向的地震波，研究地震或者其他振动环境对滑坡的影响，特别是可以模拟研究铁路振动对两侧滑坡的影响。
附图说明
[0032]图1为本专利技术多功能滑坡模型试验装置的三维示意图；
[0033]图2为本专利技术多功能滑坡模型试验装置的正视图；
[0034]图3为图2中局部放大示意图；
[0035]图4为本专利技术多功能滑坡模型试验装置的右视图
[0036]图5为本专利技术多功能滑坡模型试验装置的内框架和中间框架上三维移动机构示意图；
[0037]图6为本专利技术多功能滑坡模型试验装置的外框架上三维移动机构示意图。
[0038]图中：1
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滑坡模型，110
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种能多维运动的多功能滑坡模型试验装置，其特征在于，包括外框架，作为试验装置的承力框架；内框架，通过三维移动机构安装在外框架内，并能通过三维移动机构驱动相对于外框架在X、Y、Z方向运动，所述内框架中心处设有轴线水平设置的圆形安装槽；滑坡试验台架，能自由转动的安装在圆形安装槽内，所述滑坡试验台架中心处设有正方形的滑坡试验槽，所述滑坡试验槽内上、下、左、右四个侧面分别设有若干加载千斤顶；若干加载千斤顶所围成用于安装滑坡模型的试验空间；所述滑坡模型包括模型箱和设置于模型箱内的滑坡土，所述模型箱包括前后两块固定板和将两块固定板相连的四个侧板，所述固定板采用刚性材料制成，所述侧板采用具有一定变形能力的柔性材料制成，在设计滑坡处，所述侧板设计有缺口。2.根据权利要求1所述的多功能滑坡模型试验装置，其特征在于：所述加载千斤顶通过轴向滑动副安装在滑坡试验槽内壁，所述轴向滑动副与圆形安装槽的轴线平行，使得能够调整加载千斤顶的轴向位置。3.根据权利要求2所述的多功能滑坡模型试验装置，其特征在于：所述加载千斤顶的前端设有通过球铰安装的加载头。4.根据权利要求2所述的多功能滑坡模型试验装置，其特征在于：所述滑坡试验槽的每个侧面均设有1
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5个安装点位，每个安装点位设有X向分布的1
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4个加载千斤顶。5.根据权利要求2所述的多功能滑坡模型试验装置，其特征在于：所述三维移动机构包括中间框架、X向千斤顶、Y向千斤顶和Z向千斤顶；所述内框架安装在中间框架内，内框架左右两侧分别通过若干水平设置的Y向千斤顶与中间框架相连，通过左右两侧Y向千斤顶的伸...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘永莉，刘志杰，肖衡林，陈智，徐静，席铭洋，薛田甜，陶高梁，柏华军，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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