一种岩土工程滑坡模型试验箱制造技术

本发明专利技术公开了一种岩土工程滑坡模型试验箱，涉及岩土工程试验技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种岩土工程滑坡模型试验箱


[0001]本专利技术涉及岩土工程试验
，具体为一种岩土工程滑坡模型试验箱
。

技术介绍

[0002]滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷
、
地下水活动
、
雨水浸泡
、
地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象，滑坡使岩体滑坡土坡丧失原来的稳定性，由于土坡表面倾斜，在土体自重及其他应力作用下，整个土体都有从高处向低处滑动的趋势，为了对土坡的情况进行判断，一般通过滑坡模型试验箱对场景进行模拟，进行试验以做出合理判断并才去相应措施
。
[0003]公开号为
CN108279296A
的中国专利公开了一种岩土工程滑坡模型试验箱，包括试验箱本体，实验箱本体由前挡板
、
后挡板
、
右挡板
、
左挡板
、
上挡板组成，试验箱本体下端固定设有底座；该专利采用了可调滑坡结构，可以根据试验设计需要灵活调整模拟滑面形状，通过第一调节连接杆与第二调节连接杆调节，以达到模拟不同的试验类型或试验工况，大大提高了试验箱的适用范围，并设计了凸块结构，可以直接将填充物放在滑板上，避免了从底部开始填充，减少了物料的用量，节省了人力，该专利设计了万向轮方便了试验箱的搬运，并且设计了挡板结构，一方面可以阻挡填充物的下落，另一当面可以起到引流清除填充物的目的
。
[0004]上述专利在实际使用过程中仍存在以下问题，目前，对于裂隙冻岩边坡的分析还是基于传统边坡分析理论进行定性或半定量分析，测试内容主要包括位移
、
应力
、
应变等，对于裂隙冻岩边坡稳定性退化分析的普适性
、
系统性研究成果很少，不能探测坡体裂隙中水冰相变产生冻胀力的变化及裂隙扩展规律；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了一种岩土工程滑坡模型试验箱
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种岩土工程滑坡模型试验箱，通过在岩体边坡模型中制作储水裂隙，通过冻融试验系统及扰动试验系统，用于模拟寒区岩质边坡冻融与扰动损伤效应，研究边坡岩体在冻融试验系统及扰动试验系统组合作用下开裂及渐进破坏规律，分析扰动条件下冻融裂隙岩质边坡稳定性退化机理，解决了上述
技术介绍
中提出的问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种岩土工程滑坡模型试验箱，包括：
[0007]岩体边坡模型，用于在试验箱内制作出实际坡岩体现场，根据试验边坡岩体现场的地质条件和模型试验基本条件，确定相似模型几何比，再将实际边坡岩体等比例缩小制成所述岩体边坡模型；
[0008]冻融试验系统，用于控制试验箱内的温度，在试验箱内制作出边坡岩体的寒区试验环境，达到模拟所述岩体边坡模型冻土的目的；
[0009]扰动试验系统，用于在试验箱内制作出扰动效果，为边坡岩体提供扰动的试验环境；
[0010]监测监控系统，用于对试验箱进行实时监测，对试验箱内的试验过程进行数据采集
。
[0011]进一步的，所述岩体边坡模型由完整岩体
、
破碎岩体
、
结构面
、
反力系统
、
限位板和测试单元组成，其中，
[0012]完整岩体中设置有储水裂隙；
[0013]破碎岩体，设置于所述完整岩体的坡体外侧；
[0014]结构面，设置于所述完整岩体与所述破碎岩体的交界面；
[0015]反力系统，用于对所述岩体边坡模型施加水平向应力；
[0016]限位板，设置于所述岩体边坡模型的截面外侧，用于约束所述冻融试验系统与所述扰动试验系统组合作用过程中的侧向变形；
[0017]测试单元，设置于岩体内部及表面，用于获取测试数据
。
[0018]进一步的，所述反力系统，包括传荷板
、
千斤顶
、
反力墙与支撑三角架，传荷板与所述岩体边坡模型的岩体连接，传荷板远离岩体的一面平行设置有反力墙，传荷板和反力墙之间设置有千斤顶，千斤顶的输出端与传荷板连接，反力墙下端锚固并使用支撑三角架进行加固
。
[0019]进一步的，所述冻融试验系统，包括：
[0020]温控装置，用于放置所述岩体边坡模型并模拟冻融环境，温控装置由温控箱和监控设备组成，所述温控装置通过温控箱控制试验箱中的温度，监控设备设置于温控箱内，用于采集温控箱的试验数据并输出；
[0021]补水帷幕，用于实现试验箱的降雨效果，所述补水帷幕下方连接有喷头，所述补水帷幕通过喷头向所述岩体边坡模型进行补水，模拟出所述岩体边坡模型的降雨试验环境
。
[0022]进一步的，所述扰动试验系统，包括：
[0023]地面振动台，设置于所述岩体边坡模型的底部，用于承载整个所述岩体边坡模型，地面振动台的下表面设置有台面作动器，地面振动台通过台面作动器模拟所述岩体边坡模型受到的地震扰动；
[0024]扰动激励器，设置于所述岩体边坡模型的侧面，所述扰动激励器模拟所述岩体边坡模型表面受到的施工扰动
。
[0025]进一步的，所述扰动试验系统，还包括：
[0026]信息获取模块，用于根据扰动试验的试验要求信息提取所述扰动试验对应的扰动阶段数和每个扰动阶段的扰动振动频率数值；
[0027]数值设置模块，用于根据所述扰动阶段数和每个扰动阶段的扰动振动频率数值，设置所述每个扰动阶段对应的最大振动频率变化梯度值和最小振动频率变化梯度值；其中，所述最大振动频率变化梯度值和最小振动频率变化梯度值分别表示单位时间内的振动频率变化的最大幅度值和最小幅度值；并且，每个扰动阶段对应的最大振动频率变化梯度值和最小振动频率变化梯度值通过如下公式获取：
[0028][0029][0030]其中，
F
up
和
F
down
分别表示最大振动频率变化梯度值和最小振动频率变化梯度值；
F
01
和
F
02
分别表示一个扰动阶段对应的起始振动频率和目标振动频率；
F
e
表示理论频率误差；
Δ
F
表示单位时间内所述扰动试验系统最大的频率变化幅度值；
T
d
表示单位时间的长度，
T
表示一个扰动阶段对应的试验时长；
[0031]试验监控模块，用于按照所述所述扰动阶段数和每个扰动阶段的扰动振动频率数值进行地震振动模拟试验，并实时监控振动频率变化是否超出预设的最大振动频率变化梯度值和最小振动频率变化梯度值；当监控振动频率变化超出预设的最大振动频率变化梯度值和最小振动频率变化梯度值，则进行报警
。
[0032]进一步的，所述试验监控模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种岩土工程滑坡模型试验箱，其特征在于，包括：岩体边坡模型，用于在试验箱内制作出实际坡岩体现场，根据试验边坡岩体现场的地质条件和模型试验基本条件，确定相似模型几何比，再将实际边坡岩体等比例缩小制成岩体边坡模型；冻融试验系统，用于控制试验箱内的温度，在试验箱内制作出边坡岩体的寒区试验环境，模拟所述岩体边坡模型冻土；扰动试验系统，用于在试验箱内制作出扰动效果，为边坡岩体提供扰动的试验环境；监测监控系统，用于对试验箱进行实时监测，对试验箱内的试验过程进行数据采集
。2.
根据权利要求1所述的一种岩土工程滑坡模型试验箱，其特征在于：所述岩体边坡模型由完整岩体
、
破碎岩体
、
结构面
、
反力系统
、
限位板
(1)
和测试单元组成，其中，完整岩体中设置有储水裂隙
(2)
；破碎岩体，设置于所述完整岩体的坡体外侧；结构面，设置于所述完整岩体与所述破碎岩体的交界面；反力系统，用于对所述岩体边坡模型施加水平向应力；限位板
(1)
，设置于所述岩体边坡模型的截面外侧，用于约束所述冻融试验系统与所述扰动试验系统组合作用过程中的侧向变形；测试单元，设置于岩体内部及表面，用于获取测试数据
。3.
根据权利要求2所述的一种岩土工程滑坡模型试验箱，其特征在于：所述反力系统包括传荷板
(3)、
千斤顶
(4)、
反力墙
(5)
与支撑三角架
(6)
，传荷板
(3)
与所述岩体边坡模型的岩体连接，传荷板
(3)
远离岩体的一面平行设置有反力墙
(5)
，传荷板
(3)
和反力墙
(5)
之间设置有千斤顶
(4)
，千斤顶
(4)
的输出端与传荷板
(3)
连接，反力墙
(5)
下端锚固并使用支撑三角架
(6)
进行加固
。4.
根据权利要求1所述的一种岩土工程滑坡模型试验箱，其特征在于：所述冻融试验系统，包括：温控装置
(7)
，用于放置所述岩体边坡模型并模拟冻融环境，温控装置
(7)
由温控箱和监控设备组成，所述温控装置
(7)
通过温控箱控制试验箱中的温度，监控设备设置于温控箱内，用于采集温控箱的试验数据并输出；补水帷幕
(8)
，用于实现试验箱的降雨效果，所述补水帷幕
(8)
下方连接有喷头，所述补水帷幕
(8)
通过喷头向所述岩体边坡模型进行补水，模拟出所述岩体边坡模型的降雨试验环境
。5.
根据权利要求1所述的一种岩土工程滑坡模型试验箱，其特征在于：所述扰动试验系统，包括：地面振动台
(9)
，设置于所述岩体边坡模型的底部，用于承载整个所述岩体边坡模型，地面振动台
(9)
的下表面设置有台面作动器
(11)
，地面振动台
(9)
通过台面作动器
(11)
模拟所述岩体边坡模型受到的地震扰动；扰动激励器
(10)
，设置于所述岩体边坡模型的侧面，所述扰动激励器
(10)
模拟所述岩体边坡模型表面受到的施工扰动
。6.
根据权利要求1或5所述的一种岩土工程滑坡模型试验箱，其特征在于：所述扰动试验系统，还包括：
信息获取模块，用于根据扰动试验的试验要求信息提取所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李曾乐，陈世官，张慧梅，袁超，郑世航，武美婷，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：