一种多功能多维度的边坡试验模型装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多功能多维度的边坡试验模型装置及试验方法，装置包括模型试验箱

【技术实现步骤摘要】
一种多功能多维度的边坡试验模型装置及试验方法


[0001]本专利技术属于边坡工程领域和模型试验领域，具体涉及一种多功能多维度的边坡试验模型装置及试验方法
。

技术介绍

[0002]在多山地区的道路工程建设中，道路多穿行于山川河谷之间，开挖常常产生大量边坡，而边坡的开挖破坏了原有植被覆盖层，导致出现大量的次生裸地以及产生严重的水土流失现象，对生态环境造成了严重破坏
。
道路建设虽然提升了各个地区的交通能力，但由于受各地地质条件的限制，加上雨水的冲刷，使得道路边坡稳定性下降，并产生出许多道路工程灾害事故，例如边坡侵蚀
、
滑坡
、
坡面坍塌等，而这些灾害事故的产生不仅会造成重大的经济损失，对人民群众的生命安全也是一种潜在的威胁
。
[0003]室内模型试验的方法可以比较直观的获取检测的情况，直观地监测土壤强度
、
含水量
、
边坡稳定性等，且具有操作简单
、
功能多样
、
可重复操作等优点，采用相关的室内模型实验对于研究边坡边坡稳定性具有非常重要的意义
。
[0004]在以往的室内模型边坡试验中，由于室内环境变化较大，涉及的因素过多，试验结果很难在不同场景
、
不同条件下重复使用，很难达到通用性，且由于需要采集大量数据和场景模拟，试验成本通常较高，花费的时间和资源较多
。
[0005]为了解决以上问题，本专利技术提供一种简单可靠的多功能多维度的实验模型装置，该模型装置在多个方位设置了加载千斤顶，可以对边坡承受荷载的情况进行分析，该装置还增加了坡度调节功能，可以用来改变边坡坡度，可以方便的改变实验条件进而重复使用，并且该装置配备了模拟降雨装置，能够模拟边坡受到雨水冲刷的情况，可以模拟边坡侵蚀与边坡防护等实验，该装置还可以安装设置挡土墙和抗滑桩，可以分别完成边坡的挡土墙实验和抗滑桩实验，同时该装置利用分布式光纤采集监测数据，传输速度快
、
抗干扰能力强，多个装置共同发挥作用，实现对边坡稳定性的综合分析
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对上述技术问题，设计了一种多功能多维度的边坡试验模型装置，可以完成多种不同的边坡试验，在模型试验箱的多个方向设置有加载千斤顶，使其能够有效的模拟不同工况下路基边坡土体受荷载时的应力应变情况，且设置了活动底板并可通过千斤顶加载改变边坡坡度，可以重复完成多组不同的加载实验，同时配置模拟降雨装置，可以模拟降雨状况下边坡的稳定性变化情况，模拟边坡侵蚀与边坡防护等实验，该装置还可以安装设置挡土墙和抗滑桩，可以分别完成边坡的挡土墙实验和抗滑桩实验，另外，在可在边坡土体中设置桩基，可用此装置来完成桩基试验，而且设置了更加便捷可靠的分布式光纤传感器，用以监测土体各项数据以及变形情况，并且该实验装置能够实现荷载施加位置的灵活调节，可以产生多个实验样本
。
本专利技术可完成室内模型试验，操作十分方便，且还原度较高，提高了室内模型试验的准确性
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种多功能多维度的边坡试验模型装置，包括：
[0009]模型试验箱，由固定底板
、
两侧板和固定背板组成单侧面和顶部均为开放式的箱体结构；
[0010]活动底板，一端通过第一转动副安装在模型试验箱内靠近开放式侧面底部，远离第一转动副处通过升降机构支撑在模型试验箱内底部；
[0011]活动背板，顶部通过第二转动副安装在模型试验箱内的固定背板上，远离第二转动副处通过水平的伸缩机构安装在固定背板上；
[0012]抗滑装置，安装在模型试验箱的开口侧，与活动底板
、
活动背板及两侧板一起构成形成模型边坡的填土空间，通过活动底板和活动背板绕着各组转动副转动，能够调整模型边坡的坡度或者模拟振动；
[0013]加载反力装置，安装于模型试验箱上，用于对模型边坡提供树桩方向的加载力；
[0014]监测装置，安装于填土空间内，用于监测模型边坡的参数
。
[0015]进一步地，所述边坡试验模型装置还包括降雨模拟装置，所述降雨模拟装置包括若干设置于模型试验箱上的降雨喷头和设置于固定底板上靠近开放式侧面的排水槽；所述降雨喷头与水源相连
。
[0016]进一步地，所述模型边坡包括填充于填土空间内的试验土体和埋设于试验土体内的桩基
。
[0017]进一步地，所述模型试验箱至少一个侧板采用透明材料制成或者开设有采用透明材料制成的观察窗
。
[0018]进一步地，所述升降机构为若干排设置于活动底板与固定底板之间的加载千斤顶
。
[0019]进一步地，所述伸缩机构为若干排设置于活动背板与固定背板之间的加载千斤顶
。
[0020]进一步地，所述抗滑装置包括模型抗滑桩和模型挡土墙，所述模型抗滑桩和
/
或模型挡土墙可拆卸的安装在模型试验箱的开放式侧面的固定底板上，形成模型边坡的挡土结构
。
[0021]进一步地，所述加载反力装置包括：
[0022]反力梁，可滑动安装于模型试验箱；
[0023]加载千斤顶，安装于反力梁底部，用于对其下方的模型边坡进行加载
。
[0024]进一步地，所述反力梁通过滑动导向机构安装于模型试验箱上，所述滑动导向机构包括设置于模型试验箱上的导轨
、
设置于导轨上的滑块以及固定两者相对位置的锁定机构，所述反力梁固定在滑块上
。
[0025]另一方面，本专利技术还提供一种多功能多维度边坡试验方法，采用上述边坡试验模型装置，包括以下步骤：
[0026]搭建模型试验箱；
[0027]将活动底板
、
活动背板均旋转至所需角度，安装好抗滑装置，形成填土空间；
[0028]选择实验所需土，在填土空间内装填，形成模型边坡，根据实验类型需要，在装填时埋入桩基和监测装置；
[0029]在模型试验箱上安装好加载反力装置；
[0030]开启监测装置和加载反力装置，进行边坡试验，并根据试验类型开启降雨模拟装置；边坡试验包括路基本体加载模拟实验
、
边坡滑坡模拟
、
桩基试验
、
抗滑装置试验
、
边坡侵蚀模拟试验以及边坡防护模拟试验
。
[0031]与现有技术相比，本专利技术优点如下：
[0032](1)
模型试验装置拼接简易，操作简单，且可以重复使用，完成多组不同类型的实验
。
[0033](2)
通过搭建实验模型装置的方式模拟边坡真实使用场景，避免因模型尺寸过小导致影响测试结果的准确性问题
。
[0034](3)
该模型装置既可以模拟边坡承受荷载的变化情况，又能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多功能多维度的边坡试验模型装置，其特征在于，包括：模型试验箱，由固定底板
、
两侧板和固定背板组成单侧面和顶部均为开放式的箱体结构；活动底板，一端通过第一转动副安装在模型试验箱内靠近开放式侧面底部，远离第一转动副处通过升降机构支撑在模型试验箱内底部；活动背板，顶部通过第二转动副安装在模型试验箱内的固定背板上，远离第二转动副处通过水平的伸缩机构安装在固定背板上；抗滑装置，安装在模型试验箱的开口侧，与活动底板
、
活动背板及两侧板一起构成形成模型边坡的填土空间，通过活动底板和活动背板绕着各组转动副转动，能够调整模型边坡的坡度或者模拟振动；加载反力装置，安装于模型试验箱上，用于对模型边坡提供树桩方向的加载力；监测装置，安装于填土空间内，用于监测模型边坡的参数
。2.
根据权利要求1所述多功能多维度的边坡试验模型装置，其特征在于，还包括降雨模拟装置，所述降雨模拟装置包括若干设置于模型试验箱上的降雨喷头和设置于固定底板上靠近开放式侧面的排水槽；所述降雨喷头与水源相连
。3.
根据权利要求1或2所述多功能多维度的边坡试验模型装置，其特征在于，所述模型边坡包括填充于填土空间内的试验土体和埋设于试验土体内的桩基
。4.
根据权利要求1或2所述多功能多维度的边坡试验模型装置，其特征在于，所述模型试验箱至少一个侧板采用透明材料制成或者开设有采用透明材料制成的观察窗
。5.
根据权利要求1或2所述多功能多维度的边坡试验模型装置，其特征在于，所述升降机构为若干排设置于活动底板与固定底板之间的加载千斤顶
。6.
根据权利要求1或2所述多功能多维度的边坡试验模型装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永莉，昝龙照，肖衡林，王娇，杨艳霜，郝柏超，杨智勇，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：