考虑库水与地震作用的基覆界面摩擦特性测试装置制造方法及图纸

本申请涉及一种考虑库水与地震作用的基覆界面摩擦特性测试装置，属于岩土工程和地质工程测试技术领域，该考虑库水与地震作用的基覆界面摩擦特性测试装置包括振动台、密封箱、模型箱、基岩试样、堆积体试样、竖向压力及刚度施加机构、两个水力调节机构和数据采集系统，模型箱设置于密封箱内并和密封箱围合形成两个腔室，模型箱包括搭接在一起的第一箱体和第二箱体，基岩试样和堆积体试样分别填设于第一箱体和第二箱体内，水力调节机构的注水口连通腔室。本申请提供的考虑库水与地震作用的基覆界面摩擦特性测试装置，振动台模拟地震环境，水力调节机构模拟库水作用，测试装置可以测试库水与地震双重作用下的基覆界面的摩擦特性。库水与地震双重作用下的基覆界面的摩擦特性。库水与地震双重作用下的基覆界面的摩擦特性。

【技术实现步骤摘要】
考虑库水与地震作用的基覆界面摩擦特性测试装置


[0001]本申请涉及岩土工程和地质工程测试
，特别是涉及一种考虑库水与地震作用的基覆界面摩擦特性测试装置。

技术介绍

[0002]堆积层滑坡广泛分布于世界各地，属于常见的地质灾害类型。尤其在我国的西南地区，堆积体边坡广泛发育，这些边坡体量大，不均匀性强，空间差异性明显，通常存在巨大的安全隐患。而西南地区地质构造复杂，地震活动强烈，我国大陆几乎所有的8级和80％～90％的7级以上强震，都发生在此活动地块的边界带上。根据汶川地震后的灾害调查发现，堆积体滑坡在滑坡类灾害中占了较高比例，如大光包滑坡、北川老县城王家岩滑坡等，就属于典型的溃滑堆积型滑坡。除此之外，西南地区集中了我国约70％的水力资源，大量水利工程兴建于此，由水利工程引起的堆积层滑坡是在蓄水区最易发生的自然灾害之一，库水以及库水位变化极易引发库区水文地质环境的变化，包括库岸坡体的岩土性质及地下水压力场等，因而库水作用对堆积体边坡稳定性的影响同样不容忽视。
[0003]堆积体边坡通常具有二元结构，由上覆堆积体与下覆基岩构成，其接触界面称为基覆界面，堆积体
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基岩基覆界面常常是此类边坡的第一不连续面，是不容忽视的潜在滑移面。当前针对堆积体
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基岩基覆界面的测试研究大多是通过动力剪切测试或直剪测试对界面剪切特性进行测试，而界面的剪切特性侧重反映的是界面的极限抗剪能力，一定程度上可运用于边坡极限抗滑能力的分析，但却难以合适地运用到堆积层滑坡启滑直至停积全过程运动学行为的分析中。传统的动力剪切测试装置与直剪测试装置只能沿水平向以恒定速率施加水平力，且前者在测试过程中只能施加恒定频率的规则振动波形，如正弦波、三角波、方波等，无法模拟真实地震波的振动作用过程，具有一定的局限性。地震作用下基覆界面的摩擦特性(基覆界面摩擦系数的实时变化特征)是分析堆积层滑坡启滑直至停积全过程运动学机理的关键，且对于库区堆积体边坡而言，由于常年受到库水作用的影响，因而开展考虑库水
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地震作用的堆积体
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基岩基覆界面摩擦特性测试研究具有重要的理论意义及工程实用价值。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种考虑库水与地震作用的基覆界面摩擦特性测试装置，该装置考虑了库水与地震作用的影响，能够对堆积体
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基岩基覆界面的摩擦特性进行准确的测试，获取库水与地震作用下基覆界面摩擦系数的实时变化特征，同时还能满足不同含石率堆积体、不同粗糙度基岩接触界面、不同试样长宽比及尺寸、不同地震波形、振幅、频率等的基覆界面摩擦特性测试要求，从而进行更加全面深入的分析。
[0005]为此，根据本申请的一个方面，提供了一种考虑库水与地震作用的基覆界面摩擦特性测试装置，采用该测试装置进行库水与地震作用条件下基覆界面摩擦特性的测试研究，该测试装置包括：
[0006]振动台，具有水平台面；
[0007]密封箱，安装在水平台面上，密封箱的顶部设置有开口；
[0008]模型箱，设置于密封箱内，模型箱相对的两个外侧面分别和密封箱的两个内侧面接触，以使模型箱和密封箱围合形成两个腔室，模型箱围合形成腔室的侧壁能够供液体进出，两个腔室沿第一水平方向分布于模型箱的两侧，模型箱包括沿竖直方向搭接在一起的第一箱体和第二箱体，第一箱体和第二箱体均沿竖直方向贯通，第一箱体位于底部并和密封箱连接在一起，第一箱体和第二箱体之间以及第二箱体和密封箱之间均能够沿第一水平方向产生相对移动，第二箱体的顶部和密封箱之间密封连接；
[0009]基岩试样，填设于第一箱体内；
[0010]堆积体试样，填设于第二箱体内并覆盖于基岩试样的顶部，堆积体试样内至少埋设有加速度传感器和孔隙水压计；
[0011]竖向压力及刚度施加机构，用于向堆积体试样施加竖向压力及竖向刚度；
[0012]两个水力调节机构，用于向腔室内注水或抽水来模拟库水作用；以及
[0013]数据采集系统，电连接于加速度传感器、孔隙水压计、竖向压力及刚度施加机构和水力调节机构，数据采集系统能够通过加速度传感器的测量数据计算堆积体试样和基岩试样之间的基覆界面的摩擦系数。
[0014]可选地，测试装置还包括加热机构，加热机构包括：
[0015]多个电热片，贴合在密封箱的内壁面上；以及
[0016]温度控制器，分别与电热片和数据采集系统电连接，温度控制器用于监测并调节电热片的启闭和电热片的加热温度。
[0017]可选地，测试装置还包括两个沿第一水平方向设置的伸缩杆，两个伸缩杆分别设置于两个腔室内，伸缩杆的一端与密封箱的内壁面固定连接，伸缩杆的另一端能够和第二箱体接触以定位第二箱体。
[0018]可选地，振动台能够沿水平方向和/或竖直方向施加振动，振动的波形为规则波形或自定义波形。
[0019]可选地，测试装置还具有与第一水平方向垂直的第二水平方向，密封箱由底板、顶板和四个侧板拼合而成，底板可拆卸地连接在水平台面上，两个侧板沿第一水平方向间隔设置，另外两个侧板沿第二水平方向间隔设置，开口设置于顶板的中部。
[0020]可选地，第一箱体由四个第一侧壁拼接而成，沿所述第一水平方向上的所述第一侧壁之间的间距可调以改变基岩试样的长宽比，沿第二水平方向上的第一侧壁与相对应的侧板相对固定地贴合在一起；
[0021]第二箱体由四个第二侧壁拼接而成，沿所述第一水平方向上的所述第二侧壁之间的间距可调以改变堆积体试样的长宽比，沿第二水平方向上的第二侧壁与相对应的侧板可滑动地贴合在一起；
[0022]其中，沿第二水平方向上的侧板、第一侧壁和第二侧壁均为透明板，沿第二水平方向上的密封箱的外侧部设置有高速相机，高速相机电连接于数据采集系统。
[0023]可选地，沿第一水平方向上的第一侧壁和第二侧壁均由多个槽钢拼接而成，每个槽钢上均开设有多个透水孔。
[0024]可选地，沿第一水平方向上的两个第一侧壁的顶部分别设置有向外延伸的第一挡
边，沿第一水平方向上的两个第二侧壁的底部分别设置有向外延伸的第二挡边，沿第一水平方向上的两个第二侧壁的顶部分别设置有向外延伸的第三挡边，第一挡边和第二挡边之间以及第三挡边和顶板之间均设置有第一滚珠结构，第一滚珠结构安装在第一挡边和第二挡边中的一个以及第三挡边和顶板中的一个。
[0025]可选地，竖向压力及刚度施加机构包括：
[0026]两个竖直杆，分别设置于密封箱相对的两个外侧部；
[0027]水平横杆，处于密封箱的上方，水平横杆的两端分别连接在两个竖直杆上且水平横杆沿第一水平方向的位置可调；
[0028]直线驱动机构，处于开口的上方并安装在水平横杆上，直线驱动机构的驱动端沿竖直方向运动以向下施加竖向压力，不同大小的竖向压力能够模拟不同的滑坡体重度；
[0029]加载板，盖设在堆积体试样的顶部；
[0030]竖向刚度施加组件，夹置在驱动端和加载板之间，竖向刚度施加组件包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑库水与地震作用的基覆界面摩擦特性测试装置，其特征在于，包括：振动台，具有水平台面；密封箱，安装在所述水平台面上，所述密封箱的顶部设置有开口；模型箱，设置于所述密封箱内，所述模型箱相对的两个外侧面分别和所述密封箱的两个内侧面接触，以使所述模型箱和所述密封箱围合形成两个腔室，所述模型箱围合形成腔室的侧壁能够供液体进出，两个所述腔室沿第一水平方向分布于所述模型箱的两侧，所述模型箱包括沿竖直方向搭接在一起的第一箱体和第二箱体，所述第一箱体和所述第二箱体均沿所述竖直方向贯通，所述第一箱体位于底部并和所述密封箱连接在一起，所述第一箱体和所述第二箱体之间以及所述第二箱体和所述密封箱之间均能够沿所述第一水平方向产生相对移动，所述第二箱体的顶部和所述密封箱之间密封连接；基岩试样，填设于所述第一箱体内；堆积体试样，填设于所述第二箱体内并覆盖于所述基岩试样的顶部，所述堆积体试样内至少埋设有加速度传感器和孔隙水压计；竖向压力及刚度施加机构，用于向所述堆积体试样施加竖向压力及竖向刚度；两个水力调节机构，用于向所述腔室内注水或抽水来模拟库水作用；以及数据采集系统，电连接于所述加速度传感器、所述孔隙水压计、所述竖向压力及刚度施加机构和所述水力调节机构，所述数据采集系统能够通过所述加速度传感器的测量数据计算所述堆积体试样和所述基岩试样之间的基覆界面的摩擦系数。2.根据权利要求1所述的考虑库水与地震作用的基覆界面摩擦特性测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括加热机构，所述加热机构包括：多个电热片，贴合在所述密封箱的内壁面上；以及温度控制器，分别与所述电热片和所述数据采集系统电连接，所述温度控制器用于监测并调节所述电热片的启闭和所述电热片的加热温度。3.根据权利要求1所述的考虑库水与地震作用的基覆界面摩擦特性测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括两个沿所述第一水平方向设置的伸缩杆，两个所述伸缩杆分别设置于两个所述腔室内，所述伸缩杆的一端与所述密封箱的内壁面固定连接，所述伸缩杆的另一端能够和所述第二箱体接触以定位所述第二箱体。4.根据权利要求1所述的考虑库水与地震作用的基覆界面摩擦特性测试装置，其特征在于，所述振动台能够沿水平方向和/或竖直方向施加振动，所述振动的波形为规则波形或自定义波形。5.根据权利要求1所述的考虑库水与地震作用的基覆界面摩擦特性测试装置，其特征在于，所述测试装置还具有与所述第一水平方向垂直的第二水平方向，所述密封箱由底板、顶板和四个侧板拼合而成，所述底板可拆卸地连接在所述水平台面上，两个所述侧板沿所述第一水平方向间隔设置，另外两个所述侧板沿所述第二水平方向间隔设置，所述开口设置于所述顶板的中部。6.根据权利要求5所述的考虑库水与地震作用的基覆界面摩擦特性测试装置，其特征在于，所述第一箱体由四个第一侧壁拼接而成，沿所述第一水平方向上的所述第一侧壁之间的间距可调以改变所述基岩试样的长宽比，沿所述第二水平方向上的所述第一侧壁与相对应的所述侧板相对固定地贴合在一起；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵炼恒，谢周州，黄栋梁，林宇亮，胡世红，潘秋景，刘乐，乔楠，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：