CN101833894B - 地震滑坡振动台试验物理模型的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地震滑坡振动台试验物理模型的制备方法，其步骤是：A、模型设计：根据振动台大小、滑面形式确定基岩和滑坡体的形状及尺寸；选定浇注模型的材料并确定其配比；B、钢板、模板制作：钢板尺寸比模型稍大，其上预留螺栓孔并焊接钢筋；根据基岩、滑坡体的尺寸制作各个面板，依序连接、固定；C、基岩模型浇注、成型：将基岩模板固定在钢板的中间；将浇注材料搅拌均匀，倒入模板箱内，搅拌、捣实，浇注到滑面后用模板固定；D、滑坡体制作：基岩成型后，在其上铺两层塑料薄膜，并将滑坡体模板固定，再将浇注材料倒入模板内。方法易行，操作简便，可用于制作多种具有不同滑面形式的适用于振动台试验的滑坡模型。

Description

地震滑坡振动台试验物理模型的制备方法

技术领域

本发明涉及一种滑坡物理模型技术领城，更具体涉及一种地震滑坡振动台试验物理模型的制备方法，适用于制作振动台试验用的滑坡模型，以进行震动试验研究滑坡的频谱特征。

背景技术

地震滑坡是指因地震的触发作用而导致接近或恰好处于临界状态的滑坡体提前发生滑动的地质事件。地震对滑坡形成的影响，主要是通过坡体波动振荡来产生的，其本质是通过振动使滑坡体产生应力从而导致滑坡体破坏。地震发生时，坡体往往有选择性地放大特定频域的地震波，启动作用则急速加剧，从而引起剧烈振荡导致灾害的发生，这是一种典型的共振现象。因此，研究坡体的频谱特征(即固有频率和振型)非常重要，不仅能够有效地评估地震滑坡是否发生，而且还能提供滑坡的治理依据。

通过振动台模型试验，研究不同地震波输入时坡体的动力响应，找到坡体响应最剧烈时的输入频率，即对应于坡体的固有频率。在模型试验实施过程中，滑坡物理模型的设计与制作是需要解决的首要问题，也是试验结果科学、可靠的重要保障。目前，滑坡物理模型制作方面的工作多是针对具体滑坡建立相似模型，以进行地质力学模型试验，研究滑坡的形成机理、演化过程及其影响因素等。这种模型不能直接用于振动台并进行震动试验，以研究滑坡的频谱特征。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种地震滑坡振动台试验物理模型的制备方法，方法易行，操作简便，可用于制作多种具有不同滑面形式的适用于振动台试验的滑坡模型。

一种地震滑坡振动台试验物理模型的制备方法，其步骤是：

A、滑坡模型设计：首先，根据振动台的大小确定模型的尺寸，并由滑面形式确定基岩、滑坡体的形状及尺寸。然后，选定用于制作模型的材料，并确定其配比。可以采用的材料组合有重晶石粉、膨润土、石英砂、甘油；或重晶石粉、碳酸锰、细砂、机油；或重晶石粉、铁砂、砂、水；或石膏、水；或碳酸钙、粘土、石英砂、水；或石膏、重晶石粉、石英砂、甘油；或重晶石粉、碳酸钙、石英砂、甘油等，配比通过试验确定。(根据上述的原料本领城的普通技术人员均能配比)

B、钢板、滑坡模板制作：钢板是用来将基岩整体固定在振动台上的，其尺寸比模型稍大；其上预留螺栓孔，与振动台螺栓孔位置吻合且孔径稍大；钢板制作完成后在其上焊接钢筋，以便将钢板和基岩连成一体，长度由该处基岩高度决定，比基岩面稍低；

模板是用来浇注模型的，模板制作时，先根据模型的尺寸制作各个面板，然后再将其依序连接、固定在一起，制作成基岩的模板，最后再根据滑坡体的形状、尺寸制作滑坡体模板。

C、滑坡基岩模型浇注、成型：首先将钢板水平放置，并用水平尺进行测量，然后将模板固定在钢板的中间位置；将制作模型用的材料按比例称重并搅拌均匀后，倒入模板箱内，搅拌、捣实，使其内部均匀、无孔洞，浇注到滑面时，用模板固定，防止下滑，待其凝固后，将模板取掉。

D、滑坡体制作：待基岩浇筑完并成型后，在基岩上铺两层塑料薄膜，再将模板固定在模板箱上，然后将制作模型用的材料浇注到铺好的薄膜上，待其凝固后，将模板及塑料薄膜取掉即可得到滑坡体。

通过上述方法可以制备圆弧状、阶梯状、碗状、球状、楔形等多种滑坡物理模型。

本发明的优点和效果：

(1)采用本方法制作的滑坡模型可用于振动台试验，使采用试验手段研究滑坡体的频谱特征成为可能；

(2)采用本方法可制作多种具有不同滑面形式的滑坡模型，如圆弧状、阶梯状、楔形等；

(3)采用制作出来的模型进行震动试验时，没有发生基岩松动、钢筋与混凝土接触处断裂等情况，保证了试验结果的准确与可靠；

(4)采用制作出来的模型进行震动试验时，滑坡体的动力响应、运动模式与理论解答较为吻合，固有频率误差在5％以内，试验结果具有一定的精度。

具体实施方式

实施例1：

圆弧状滑坡物理模型的制作步骤是：

(1)模型设计

根据振动台的实际大小，模型尺寸取为70cm×50cm×50cm，滑面半径30cm、弧度120°、宽度50cm。制作模型所采用的材料是混凝土，强度设计值为C25，水泥采用#425普通硅酸盐水泥，石子粒径3～10mm，砂为中砂，各种材料的重量配合比为水泥∶石子∶砂∶水＝1∶2.85∶1.52∶0.52。

(2)钢板、模板制作：

钢板比模型稍大，尺寸为90cm×70cm，厚度为10mm；钢板切割好之后，在其上确定出螺栓孔和钢筋焊接处的中心位置，预留螺栓孔间距为20cm，螺栓孔中心距钢板边缘5cm，焊接钢筋间距30cm(长边)×20cm(短边)，最外排距钢板边缘15cm；螺栓孔开好之后，再根据基岩高度切割相应长度的钢筋，三排钢筋的长度分别为40cm、15cm、15cm，然后将钢筋焊接在相应的位置上；

模板制作时，先根据圆弧状滑坡模型各侧面的尺寸制作各个面板，然后再用木条将面板钉在一起，制作出圆弧状滑坡基岩的模板。

(3)基岩浇注：

首先将钢板水平放置，并用水平尺进行测量，然后将模板放置在钢板上，使其居于钢板的中央，并用石块和木条将其固定；

将水泥、石子、砂按重量比1∶2.85∶1.52称好、拌匀，然后按重量比0.52加水搅拌均匀，制出浇注模型用的混凝土；

将拌匀的混凝土倒入基岩模板箱内，在此过程中不断搅拌、捣实，使混凝土内部均匀、无孔洞，浇注到滑面时，用木板固定，防止混凝土下滑，混凝土凝固后，将所钉木板取下。

(4)滑坡体制作：

待基岩浇筑完并成型后，在基岩上铺两层塑料薄膜，再将模板用木条固定在模板箱上；

然后将按原先的配比配制的混凝土浇注到铺好的薄膜上，待其凝固后，将模板及塑料薄膜取掉即可得到滑坡体。

实施例2：

阶梯状滑坡物理模型的制作步骤是：

(1)模型设计

模型尺寸为70cm×50cm×50cm，滑坡体剖面为五边形，边长依次为26cm、24cm、14cm、9.5cm、43cm，其中最长的边为滑面，滑坡体宽度为50cm。制作模型所采用的材料是混凝土，重量配合比为水泥∶石子∶砂∶水＝1∶2.85∶1.52∶0.52。

(2)钢板、模板制作：

钢板尺寸为90cm×70cm，厚度为10mm；钢板上的预留螺栓孔间距为20cm，螺栓孔中心距钢板边缘5cm，焊接钢筋间距30cm(长边)×20cm(短边)，最外排距钢板边缘15cm；螺栓孔开好之后，切割钢筋，三排钢筋的长度分别为40cm、20cm、15cm，然后将钢筋焊接在相应的位置上；

模板制作时，先根据阶梯状滑坡模型各侧面的尺寸制作各个面板，然后再用木条将面板钉在一起，制作出阶梯状滑坡基岩的模板。

(3)基岩浇注：

将模板放置在钢板上，使其居于钢板的中央，并用石块和木条将其固定；将拌匀的混凝土倒入基岩模板箱内，在此过程中不断搅拌、捣实，浇注到滑面时，用木板固定，防止混凝土下滑，混凝土凝固后，将所钉木板取下。

(4)滑坡体制作：

待基岩浇筑完并成型后，在基岩上铺两层塑料薄膜，再将模板用木条固定在模板箱上；然后将混凝土浇注到铺好的薄膜上，待其凝固后，将模板及塑料薄膜取掉即可得到滑坡体。

实施例3：

楔形滑坡物理模型的制作步骤是：

(1)模型设计

模型尺寸为70cm×50cm×50cm，楔形体两个三角形斜面的边长分别为20cm、20cm、20cm，42.5cm、20cm、42.5cm，两斜面之间的夹角为135°。制作模型所采用的材料是混凝土，重量配合比为水泥∶石子∶砂∶水＝1∶2.85∶1.52∶0.52。

(2)钢板、模板制作：

铜板尺寸为90cm×70cm，厚度为10mm；钢板上的预留螺栓孔间距为20cm，螺栓孔中心距钢板边缘5cm，焊接钢筋间距30cm(长边)×20cm(短边)，最外排距钢板边缘15cm；螺栓孔开好之后，切割钢筋，三排钢筋的长度分别为40cm、20cm、15cm，然后将钢筋焊接在相应的位置上；

模板制作时，先根据圆弧状滑坡模型各侧面的尺寸制作各个面板，然后再用木条将面板钉在一起，制作出圆弧状滑坡基岩的模板；再根据楔形体的尺寸制作出滑坡体模板。

(3)基岩浇注：

将模板放置在钢板上，使其居于钢板的中央，并用石块和木条将其固定；将拌匀的混凝土倒入基岩模板箱内，在此过程中不断搅拌、捣实，浇注到滑面时，用木板固定，防止混凝土下滑，混凝土凝固后，将所钉木板取下。

(4)滑坡体制作：

待基岩浇筑完并成型后，在基岩上铺两层塑料薄膜，再将模板用木条固定在模板箱上；然后将混凝土浇注到铺好的薄膜上，待其凝固后，将模板及塑料薄膜取掉即可得到滑坡体。

Claims (2)

1.一种地震滑坡振动台试验物理模型的制备方法，其步骤是：

(1)、模型设计：根据振动台的大小确定模型的尺寸，由滑面形式确定基岩、滑坡体的形状及尺寸，然后，选定用于制作模型的材料，并确定其配比；

(2)、钢板、模板制作：钢板是用来将基岩整体固定在振动台上的，其尺寸比模型稍大，其上预留螺栓孔并焊接钢筋，以便将钢板和基岩连成一体并固定到振动台上；模板是用来浇注模型的，模板制作时，先根据模型的尺寸制作各个面板，然后再将其依序连接、固定在一起，制作成基岩的模板，最后再根据滑坡体的形状、尺寸制作滑坡体模板；

(3)、基岩模型浇注、成型：将模板固定在钢板的中间位置；然后，将制作模型用的材料搅拌均匀后，倒入模板箱内，搅拌、捣实，浇注到滑面时，用模板固定，防止下滑，待其凝固后，将模板取掉；

(4)、滑坡体制作：待基岩浇筑完并成型后，在基岩上铺两层塑料薄膜，再将模板固定在模板箱上，然后将制作模型用的材料浇注到铺好的薄膜上，待其凝固后，将模板及塑料薄膜取掉即可得到滑坡体。

2.根据权利要求1所述的一种地震滑坡振动台试验物理模型的制备方法，其特征在于：所述的材料组合有重晶石粉、膨润土、石英砂、甘油；或重晶石粉、碳酸锰、细砂、机油；或重晶石粉、铁砂、砂、水；或石膏、水；或碳酸钙、粘土、石英砂、水；或石膏、重晶石粉、石英砂、甘油；或重晶石粉、碳酸钙、石英砂、甘油。