【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利属于边坡模拟检测，具体涉及一种模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置。
技术介绍
1、对于上土、下岩的二元结构边坡，坡体内贯通性的土-岩交界面是坡体稳定性的重要因素。由于土-岩交界面相对隔水、接触性差，造成该交界面往往是抗剪强度薄弱面，常导致上部土体发生滑塌或土体依附于土-岩界面发生滑坡。在基础设施建设中，高挖低填是常用的场地处理措施，比如道路建设中产生的岩石路堑边坡，人们会在边坡上覆盖人造土壤以促进植被的恢复，从而形成了众多的二元结构边坡。
2、中国专利公开号cn109253937a公开了一种可变坡度的大角度边坡模拟冲刷试验水槽。该试验装置将千斤顶组安装在可移动滑轨上，通过控制可移动滑轨位置来调整坡度。但存在以下缺陷：千斤顶需要液压或气动系统的支持，操作相对复杂，千斤顶及和移动滑轨的结构较为复杂，需要较高的维护成本，并且用千斤顶调整坡度不够精确。
3、中国专利公开号cn203241297u公开了一种边坡稳定性地质力学模型测试装置。该试验装置将拉绳第一端绕过起重横梁与外部拉力机构连接，拉绳的第二端与透明测试箱体连接来调整边坡坡度。但存在以下缺陷：外部拉力机构如何安装，安装后外部拉力机构是否固定未详细说明；并且此装置的坡度调整范围不能达到较大值。
4、中国专利公开号cn111983185a公开了一种地震与降雨耦合作用下库岸水位变化及坡角可变滑坡模型试验装置及方法。该试验装置在模型箱前侧板下部开设有排水口。但存在以下缺陷：该装置只考虑了在坡体内部渗流水分的排出，未考虑到坡面径流
5、目前本领域技术人员在试验室构建二元结构边坡模型，并进行坡体破坏试验时，所考虑外部影响因素不够全面。现有模型机构主要为单一工况、单一基岩结构，仅能对单一工况、单一基岩种类进行二元结构边坡破坏试验，无法对不同类型基岩的二元结构边坡进行试验，且现有模型机构多为降雨单一工况下边坡破坏试验模型机构。滑动面位置是坡体破坏过程中的重要参数，其位置的变化将直接影响坡体整体稳定性及坡体破坏后所造成损失的大小，目前常用试验模型机构与试验方法难以对滑动面位置进行观测。
6、目前还未有一款能同时模拟坡体上方加载、降雨、不同坡度、不同坡角角度进行的装置，因此，有必要去设计一款能模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置。
技术实现思路
1、针对以上问题，本专利技术的目的在于：提供一种模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置，解决现有工况单一的二元结构边坡破坏试验并且难以进行直观的观测的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案：一种模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置，包括模型箱、降雨装置、支撑装置、测量装置。所述模型箱的两侧镂空且设置有观察板，所述观察板一侧的模型箱内放置有透明板，所述模型箱的一端放置有可变角度坡脚支挡，所述模型箱的另一端安装有固定钢板。所述固定钢板上安装有加载装置的缸体，所述加载装置的活塞杆连接传力板的侧面，所述传力板与模型箱的底面之间成型有基岩更换通道。所述模型箱一端使用手拉葫芦、v形铁链与支撑装置连接，所述支撑装置通过可旋转支座与模型箱另一端连接；所述降雨装置采用搭放方式与模型箱连接；所述供水管道支撑装置使用轻型空心管，所述供水管道支撑装置内部设有供水管道，所述供水管道支撑装置下方开孔，所述供水管道支撑装置下方开孔处设有降雨喷头。出水管道支撑装置通过出水管道、抽水装置、抽水管道与储水桶连通，由储水桶向向降雨喷头供水；所述测量装置使用全站仪和三维扫描仪。
3、供水管道支撑于模型箱上方，供水管道支撑装置使用轻型空心管便于降雨装置安装拆卸，有利于是否模拟降雨工况。透明板上均匀设置有大小相同的方格图形是为了快速记录侧面滑动面位置数据及其变化。透明板在保护观察板不受磨损的同时，透明板中的方格能够使观察人员快速确定滑动面各位置坐标。
4、本技术方案的工作原理为：将下层基岩结构从基岩更换通道处放入模型箱内。将液压结构中的加卸载调节器向下旋转至卸载档位，使用液压手柄来回压达到卸载目的，直至传力板回到初始状态，即压力为0。将可变角度坡脚支挡放入模型箱内，按照预先设定好的支挡角度，将可变角度坡脚支挡通过摆放方式调整至合适状态放入模型箱内，即可以根据需要选择将长直角边或短直角边一侧放于基岩上方。将规定的土样装入模型箱内，并按预定的压实系数分层装填、压实。将降雨装置放置到模型箱顶部的降雨装置固定器侧面。将磁吸式角度器调节至规定角度，放置于模型箱上方，通过手拉葫芦将模型箱1调整坡度，在调整坡度的过程中需观察磁吸式角度器中的气泡位置，当气泡位置处于中间时则到达规定坡度。
5、将液压结构中的加卸载调节器向上旋转至加载档位，通过观察压力表，采用逐级加载的方式，通过液压手柄控制加载装置。每增加一级压力，即0.1mpa，然后透过观察板和透明板观察边坡表面及侧面状态。加载至模型箱内边坡失去承载能力，出现滑坡体后停止加压。使用测量装置观察边坡表层土及侧面滑动面情况，并记录加载及坡体滑动数据。
6、当模拟降雨工况时，装样与坡度调节同上，通过降雨装置供电箱打开供电开关，通过抽水装置调节降雨强度，对坡面进行降雨，直至坡体发生破坏后停止降雨。通过模型箱侧面观测滑动面内部情况，并通过模型箱侧面的方格记录滑动面坐标位置。使用测量装置观察边坡表层土及坡体表面冲刷情况，并记录加载及坡体滑动数据，测量装置使用全站仪测量坡面位移情况，使用三维扫描仪观测坡面破坏情况。
7、不同基岩类型，是通过基岩更换通道放置更换不同类型及不同粗糙度的基岩材料来实现。
8、本专利技术的有益效果为：可直观的观察对比记录模拟不同加压、不同降雨强度条件下，不同基岩类型、不同支挡角度、不同坡度的二元结构边坡破坏过程。本专利技术可以根据实验需要，采用所需要的加压情况、降雨条件、的基岩类型、支撑角度、坡度等参数，方便实验进行。
9、为了对不同支挡角度二元结构边坡进行破坏试验；
10、作为本技术方案的进一步改进：所述可变角度坡脚支挡为一个夹角为30度的直角三棱柱结构。
11、本改进的有益效果为：通过调整摆放方式即可模拟不同坡脚支挡角度对边坡稳定性及滑动面的影响，同时也便于拆卸。
12、为了便捷的对不同基岩类型的二元结构边坡进行破坏试验；
13、作为本技术方案的进一步改进：所述基岩更换通道呈方形槽口结构，方便更换。
14、本改进的有益效果为：可通过基岩更换通道放置更换不同类型及不同粗糙度的基岩材料，对不同二元结构边坡进行破坏试验。
15、为了均匀的传递加载装置的压力；
16、作为本技术方案的进一步改进：所述传力板的两侧滑动连接模型箱的内壁，所述传力板的顶面不低于模型箱的顶面。
17、本改进的有益效果为：传力板可将加载装置所产生的集中荷载转化为均布荷载传递至边坡土本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置，包括模型箱(1)、降雨装置(4)、支撑装置(15)、测量装置(16)，其特征在于：所述模型箱(1)的两侧镂空且设置有观察板(2)，所述观察板(2)一侧的模型箱(1)内放置有透明板(6)，所述透明板(6)上均匀设置有大小相同的方格图形，所述模型箱(1)的一端放置有可变角度坡脚支挡(5)，通过可变角度坡脚支挡(5)的不同的摆放方式来实现角度的变化，所述模型箱一端顶部设有降雨装置固定器(22)所述模型箱(1)的另一端安装有固定钢板(10)和模型箱吊环(33)，所述固定钢板(10)上安装有加载装置(9)的缸体，所述加载装置(9)的缸体通过高压油管(25)连接液压机构(26)，所述加载装置(9)的活塞杆连接传力板(7)的侧面，所述传力板(7)与模型箱(1)的底面之间成型有基岩更换通道(8)；所述降雨装置(4)内部设有出水管道(27)，所述降雨装置(4)设有出水管道支撑装置(31)，所述降雨装置(4)搭放在模型箱(1)上方；所述出水管道支撑装置(31)使用轻型空心管，所述出水管道支撑装置(31)设有出水管道(27)，所述出水管道支撑装置(
2.根据权利要求1所述的一种模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置，其特征在于：所述可变角度坡脚支挡(5)为一个夹角为30度的直角三棱柱结构，将可变角度坡脚支挡(5)在模型箱中整体拿出后，模型箱远离加载装置(9)一侧形成90度坡脚支挡。
3.根据权利要求1所述的一种模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置，其特征在于：所述基岩更换通道(8)呈方形槽口结构。
4.根据权利要求1所述的一种模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置，其特征在于：所述传力板(7)的两侧滑动连接模型箱(1)的内壁，所述传力板(7)的顶面不低于模型箱(1)的顶面。
5.根据权利要求1所述的一种模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置，其特征在于：所述加载装置(9)的缸体和活塞杆通过法兰、螺栓结构分别安装在固定钢板(10)和传力板(7)上；固定钢板(10)焊接于加强方形钢管(28)一侧。
6.根据权利要求5所述的一种模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置，其特征在于：所述加强方形钢管(28)贯通于模型箱(1)外侧4根方形钢管(12)内，模型箱外侧4根方形钢管(12)高度高于加强方形钢管(28)，并在接口处焊接。
7.根据权利要求1所述的一种模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置，其特征在于：所述π字形钢垫块(13)贯通于支撑装置(15)底部的加强钢管，并在接口处焊接。
8.根据权利要求1所述的一种模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置，其特征在于：所述降雨装置(4)的底部设有4个卡扣式升降支座(30)，所述降雨装置(4)由卡扣式升降支座(30)控制升降。
9.根据权利要求1所述的一种模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置，其特征在于：所述降雨装置固定器(22)设为卡扣升降式，连接与模型箱(1)远离加载装置(9)一侧上部。
10.根据权利要求1所述的一种模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置，其特征在于：所述手拉葫芦(14)钢环焊接与钢环凹槽(21)处，所述V形铁链(20)下端与模型箱吊环(33)连接。
...【技术特征摘要】
1.一种模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置，包括模型箱(1)、降雨装置(4)、支撑装置(15)、测量装置(16)，其特征在于：所述模型箱(1)的两侧镂空且设置有观察板(2)，所述观察板(2)一侧的模型箱(1)内放置有透明板(6)，所述透明板(6)上均匀设置有大小相同的方格图形，所述模型箱(1)的一端放置有可变角度坡脚支挡(5)，通过可变角度坡脚支挡(5)的不同的摆放方式来实现角度的变化，所述模型箱一端顶部设有降雨装置固定器(22)所述模型箱(1)的另一端安装有固定钢板(10)和模型箱吊环(33)，所述固定钢板(10)上安装有加载装置(9)的缸体，所述加载装置(9)的缸体通过高压油管(25)连接液压机构(26)，所述加载装置(9)的活塞杆连接传力板(7)的侧面，所述传力板(7)与模型箱(1)的底面之间成型有基岩更换通道(8)；所述降雨装置(4)内部设有出水管道(27)，所述降雨装置(4)设有出水管道支撑装置(31)，所述降雨装置(4)搭放在模型箱(1)上方；所述出水管道支撑装置(31)使用轻型空心管，所述出水管道支撑装置(31)设有出水管道(27)，所述出水管道支撑装置(31)下方开孔，所述出水管道支撑装置(31)下方开孔处设有降雨喷头(11)；所述支撑装置(15)底部设有π字形钢垫块(13)，所述支撑装置(15)通过手拉葫芦(14)及v形铁链(20)与模型箱吊环(33)连接，所述支撑装置(15)顶部设有钢环凹槽(21)。
2.根据权利要求1所述的一种模拟二元结构边坡在不同工况下稳定性的实验装置，其特征在于：所述可变角度坡脚支挡(5)为一个夹角为30度的直角三棱柱结构，将可变角度坡脚支挡(5)在模型箱中整体拿出后，模型箱远离加载装置(9)一侧形成90度坡脚支挡。
3.根据权利要求1所述的一种模拟二...
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