一种模拟边坡强度渐进弱化的模型试验方法技术

本发明专利技术提供了一种模拟边坡强度渐进弱化的模型试验方法，涉及地质力学模型试验技术领域，包括将基体材料固化得到试样，所述试样为圆柱体；根据预设的模型边坡演化时长，采用试配法选定弱化溶液；利用所述弱化溶液将模型边坡浸没进行弱化试验；获取模型边坡的演化过程信息，确定模型边坡出现滑裂面时所对应的临界时间；利用所述弱化溶液对所述试样进行弱化试验，在试验时间进行至所述临界时间时对试样进行无侧限压缩试验，得到试样的黏聚力；由所述试样的黏聚力计算得到原型边坡的临界黏聚力。本发明专利技术在边坡体自身抗剪强度不足的情况下，通过逐步降低边坡体强度参数，研究边坡体失稳演化全过程。化全过程。化全过程。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟边坡强度渐进弱化的模型试验方法
[0001]本申请是分案申请，原申请的申请号是CN202211646346.X，申请日是2022年12月21日，专利技术名称为“一种模型边坡制作和模拟边坡强度渐进弱化的模型试验方法”。


[0002]本专利技术涉及地质力学模型试验
，具体而言，涉及一种模拟边坡强度渐进弱化的模型试验方法。

技术介绍

[0003]地质力学模型试验是边坡安全稳定研究及机理分析采用的重要手段，模型试验根据一定的相似准则对边坡对象进行缩尺，采用适当的相似材料制成与原型相似的模型，模拟研究原型边坡的工作状态及力学行为。模型试验研究边坡失稳机理和失稳演化过程，首先需要实现边坡失稳，例如：离心模型试验通过施加离心力来实现边坡失稳，底摩擦模型试验是通过在模型边坡底部施加摩擦力来实现边坡失稳，等等。上述模型试验都是施加外在因素来实现边坡失稳，但是，即使在没有外在因素触发的情况下，边坡体自身抗剪强度不足或强度降低是导致边坡失稳的内在原因。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种模型边坡制作和模拟边坡强度渐进弱化的模型试验方法，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：
[0005]本申请提供了一种模拟边坡强度渐进弱化的模型试验方法，包括：
[0006]将基体材料固化得到试样，所述试样为圆柱体；
[0007]根据预设的模型边坡演化时长，采用试配法选定弱化溶液；
[0008]利用所述弱化溶液将模型边坡浸没进行弱化试验；r/>[0009]获取模型边坡的演化过程信息，确定模型边坡出现滑裂面时所对应的临界时间；
[0010]利用所述弱化溶液对所述试样进行弱化试验，在试验时间进行至所述临界时间时对试样进行无侧限压缩试验，得到试样的黏聚力；
[0011]由所述试样的黏聚力计算得到原型边坡的临界黏聚力。
[0012]本专利技术的有益效果为：
[0013]本专利技术利用高精度的模型边坡进行试验，通过选定合适的弱化溶液将模型边坡的全周期演化过程控制合理的时长范围内，保证能记录模型边坡的每个演化过程中的应力场、应变场、位移场、时效强度参数等试验结果数据都能被详细记录，从而准确获取到模型边坡出现滑裂面的时刻，再通过试样进行反推试验得到出现滑裂面的模型边坡的黏聚力。同时，通过逐步降低边坡体强度参数，可研究边坡体失稳演化全过程，为以下四个重要边坡工程问题提供了方法基础：(1)边坡因内部强度降低而失稳的力学行为；(2)揭示边坡潜在的失稳特征；(3)预测边坡未来的失稳演化全过程；(4)数值模拟强度折减法的正确性验证。
[0014]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
[0015]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。
[0016]图1为本专利技术的一种模型边坡制作方法流程图；
[0017]图2为本专利技术的一种模拟边坡强度渐进弱化的模型试验方法流程图；
[0018]图3为本专利技术的基体材料试样的黏聚力随弱化时间的变化曲线；
[0019]图4为本专利技术的模型箱的结构示意图。
[0020]图中标记：
[0021]1、内部构型模板；2、正面玻璃；3、背面玻璃；4、钢骨架；5、侧边门；6、支架。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
[0023]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0024]实施例1：
[0025]本实施例提供了一种模拟边坡强度渐进弱化的模型试验方法。
[0026]如图1所示，本实施例提供了一种模型边坡制作方法，包括以下步骤：
[0027]S1.对现场原型边坡进行勘察，获取原型边坡的形态、几何参数和力学参数，所述原型边坡的几何参数包括坡高和坡底宽，所述力学参数至少包括边坡土体的重度γ
p
、初始黏聚力C
p
和内摩擦角具体的，所述原型边坡的几何参数和力学参数如表1所示：
[0028]表1
[0029][0030]基于以上实施例，本方法还包括：
[0031]S2.利用所述几何参数和所述力学参数确定基体材料的胶粘剂和骨料的质量配比；
[0032]具体的，所述步骤S2包括：
[0033]S21.根据所述边坡土体的重度、初始黏聚力和内摩擦角计算得到限定黏聚力；
[0034]具体的，所述步骤S21包括：
[0035]S211.基于所述内摩擦角对骨料进行无黏性土休止角试验，选定骨料的类型及粒径；
[0036]优选的，对不同类型和粒径的骨料进行《土工试验方法标准》(GB/T50123
‑
2019)中的无黏性土休止角试验，最后选定出的骨料为3mm的不锈钢钢珠。该钢珠堆积体的内摩擦角为21
°
，与原型边坡内摩擦角的偏差在10％以内。本实施例通过采用不锈钢钢珠制作基体材料可保证内部空隙分布均匀，能较好地实现全域强度均匀弱化。
[0037]S212.测定骨料在水中的浮重度γ
m
，根据所述浮重度γ
m
和所述边坡土体的重度γ
p
确定重度相似比R
γ
＝γ
m
：γ
p
；
[0038]本实施例中，所述钢珠堆积体在水中的浮重度为42.05kg/m3，计算得到重度相似比R
γ
＝γ
m
：γ
p
＝1：0.48。
[0039]S213.根据所述几何参数和模型边坡的预设几何参数确定几何相似比R
L
；
[0040]本实施例中，所述模型边坡的预设几何参数为坡高59cm，坡底宽8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟边坡强度渐进弱化的模型试验方法，其特征在于：将基体材料固化得到试样，所述试样为圆柱体；根据预设的模型边坡演化时长，采用试配法选定弱化溶液；利用所述弱化溶液将模型边坡浸没进行弱化试验；获取模型边坡的演化过程信息，确定模型边坡出现滑裂面时所对应的临界时间；利用所述弱化溶液对所述试样进行弱化试验，在试验时间进行至所述临界时间时对试样进行无侧限压缩试验，得到试样的黏聚力；由所述试样的黏聚力计算得到原型边坡的临界黏聚力。2.根据权利要求1所述的模拟边坡强度渐进弱化的模型试验方法，其特征在于，所述预设的模型边坡演化时长，采用试配法选定弱化溶液，包括：获取预设的模型边坡演化时长；选取多个所述试样，将多个试样分别浸泡于多种不同的溶液中，每种所述溶液之间的弱化剂和调和剂配比互不相同；通过试配法从多种溶液中选取出弱化溶液，所述弱化溶液使试样的弱化速度不小于预设基体材料弱化速度。3.根据权利要求2所述的模拟边坡强度渐进弱化的模型试验方法，其特征在于，所述利用所述弱化溶液将模型边坡浸没进行弱化试验，包括：安装摄像仪，用于拍摄模型边坡演化过程；在模型箱中注入所述弱化溶液，直至所述弱化溶液将模型边坡的顶面浸没；由所述摄像仪拍...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，饶云康，陈怀林，张哲，余海洪，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：