CN103245768A

CN103245768A - 一种高速滑坡启程机理试验装置

Info

Publication number: CN103245768A
Application number: CN2013101216437A
Authority: CN
Inventors: 赵晓彦; 熊自英; 胡厚田; 张京伍; 黄金河; 冯熊凯
Original assignee: Southwest Jiaotong University
Current assignee: Southwest Jiaotong University
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2033-04-09
Also published as: CN103245768B

Abstract

本发明公开了一种高速滑坡启程机理试验装置，包括滑台（1）和平台（2）；滑台与平台之间采用转轴(3)联接；滑台支承在一可调节滑台与平台之间夹角的升降机构上；滑台上设置有一加载千斤顶（4），千斤顶（4）通过应力环（5）与传力板（6）构成加载传递机构；试验装置上方设置有降雨模拟装置；滑台与平台上设置有监测被试滑体运动特征的适时传感器。本发明可在监测滑坡试验中方便地在滑体与滑床间设置锚固段，监测滑坡锁固段剪断瞬间及运行过程中滑体的运动特征及滑台和平台的震动信号特征，以期对滑坡启动机理进行分析研究。

Description

一种高速滑坡启程机理试验装置

所属技术领域

本发明主要涉及试验机领域，尤其涉及一种高速滑坡启程机理试验装置。

背景技术

高速远程滑坡发生突然、方量大、滑速快、滑程远，往往造成较大的生命财产损失。且随着地震频发及极端气候的出现，该类滑坡的发生频率呈增长趋势。虽然自1963年意大利Vaiont滑坡始，国内外学者就对该类滑坡进行了广泛的研究，但目前高速远程滑坡的发生机理仍是一个世界性的难题。对该类滑坡进行系统的试验研究，得出其发生机理、发生现象，对该类滑坡的预报预防具有重大实际意义，可在很大程度上减少该类滑坡造成的灾害。

虽然自1963年意大利Vaiont滑坡始，国内外学者就对该类滑坡进行了广泛的研究，学者们针对高速远程的原因提出很多解释，如弹性能释放说、气垫说、滑面水体气化说、孔隙水压增大说等，但这些解释多是基于滑坡个例现象的假设，被广泛认可的理论较少，而且这些理论多是针对滑坡启动后的远程机理提出的。以致目前高速远程滑坡的发生机理仍是一个世界性的难题。以往研究存在以下问题：

1、认为滑坡启程高速主要来自于势能向动能的转化，较少考虑地应力的作用。

2、弹性能释放的研究中，仅考虑了能量的转换结果，而对其转换过程缺乏研究，如这种转换导致的振动对滑坡发生的影响。

3、系统的试验研究较少，多为滑坡个例的现象分析与假设。

4、少数的试验多是针对滑坡启动后的远程机理，如高速碰撞试验、风洞试验，滑坡启动机理的试验研究较少。

究其原因，主要是缺乏相应的试验手段和试验设备，难以再现高速远程滑坡的启动过程，以及相应的测试指标及测试手段。大型高速滑坡发生过程中多伴随有地震动的发生，以往发生的大型高速远程滑坡（如1983年甘肃洒勒山滑坡、1991年云南头寨沟滑坡、2008年北川西城滑坡、2009年重庆武隆滑坡）附近的地震台网均监测到了地震动，且震动波型明显区别于一般的地震。

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是，提供一种高速滑坡启程机理试验装置，使之可方便地进行锁固段大小、位置、材料等的制作，监测滑坡锁固段剪断瞬间及运行过程中滑体的运动特征及地面震动信号特征，并可模拟多种滑坡发生条件。

本发明的目的是通过如下的手段实现的。

一种高速滑坡启程机理试验装置，其特征在于，包括滑台1和平台2；滑台与平台之间采用转轴3联接；滑台支承在一可调节滑台与平台之间夹角的升降机构上；滑台上设置有一加载千斤顶4，千斤顶4通过应力环5与传力板6构成加载传递机构；滑台的一端具有为加载千斤顶4提供反力支承的反力胁板12，另一端具有为被试滑体提供支撑的结构胁板13；试验装置上方设置有降雨模拟装置7；滑台与平台上设置有监测被试滑体运动特在的适时传感器。

采用本发明，在模型建立过程中可方便地在滑体与滑桩间设置锚固段（包括锚固段位置、锚固体岩性、锚固面积）；通过千斤顶模拟地应力及滑体自重导致的滑坡下滑力；采用运动传感器获取滑体启程运动阶段滑体各部分的速度、加速度变化过程，采用震动传感器获取滑体在不同条件下（加载速率、降雨条件）启程运动阶段引发的震动特征（震动波型、震幅等），其中加载速率由千斤顶行程速度实现，降雨条件（包括雨强、雨量、历时等）由通过降雨装置实现。通过分析震动特征，得出不同锚固段条件（岩性、位置、面积）在不同外界条件（地应力、滑坡推力、滑体厚度、规模等）下突然剪断释放的能量，并将之与滑体加速度、速度建立联系。

基于此，本仪器监测滑坡试验中的震动信号及运动特征，以期对滑坡启动机理进行分析研究。该仪器可实现以下功能：

1、锁固段的模拟：该试验仪可方便地进行锁固段大小、位置、材料等的制作。

2、监测滑坡锁固段剪断瞬间及运行过程中滑体的运动特征及滑台和平台震动信号特征；

3、可模拟多种滑坡发生条件：降雨强度及历时、地应力大小及释放速度、滑面形状、滑面倾角、滑体规模、滑体厚度、锁固段位置及大小等。

4、可对比锁固段剪断导致的震动与滑体平台摩擦及碰撞引起的震动特征的不同，从而更有针对性地分析锁固段剪断导致的震动特征。

附图说明：

图1是本发明试验装置结构的结构图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本发明作进一步描述。

本发明试验装置，包括滑台1和平台2；滑台与平台之间采用转轴3联接；滑台支承在一可调节滑台与平台之间夹角的升降机构上,在本实施例中升降机构由电机9驱动的调角千斤顶8构成，滑台与平台之间的转轴上设置有指示滑台与平台之间夹角的指示盘，可以对滑面倾角进行调整，以模拟不同滑面倾角时的高速滑坡。滑台上设置有一加载千斤顶4，千斤顶4通过应力环5与传力板6构成加载传递机构，以将加载力传递给被测滑体10。滑台的一端具有为加载千斤顶4提供反力支承的反力胁板12，另一端具有为被试滑体提供支撑的结构胁板13,结构胁板13挡住被测滑体的基础滑层16以避免滑动。加载千斤顶4的推力可以模拟滑体重力及地应力的作用，其行程的速度可以模拟地应力释放的速度。

试验装置上方设置有降雨模拟装置7，降雨模拟装置主要用来模拟滑坡发生之间的降雨情况，包括强度和历时。也可用于滑体运动过程中的降雨模拟。借助该装置，可以研究不同降雨情况下，锁固段剪断所释放能量及其传递效果的不同。

滑台与平台上设置有监测被试滑体力学性能的适时传感器，适时传感器为震动传感器14或/和运动传感器11,传感器应多个设置，设置位置可在滑台与平台上下或附近，运动传感器用来监测滑体在锁固段15剪断瞬间及其后运动过程中的速度和加速度变化特征、震动传感器用来监测滑体在锁固段剪断瞬间及其后运动过程中引起的地震动特征。

试验准备中,被测滑坡主体部分（作为被测试材料）由被测滑体10、被测滑体的基础滑层16、被测滑面17、锁固段15构成。试验中，该部分根据实际滑坡情况或研究者意图进行制作，被测滑体10的厚度、规模、材料，被测滑体的基础滑层16（覆盖在滑台A-B段），被测滑面17、启程后被测滑面18（覆盖在平台D-E段）和锁固段15的位置、大小、形状、材料均可根据需要制作。启程后被测滑面18用来研究高速滑坡启程后的近程运动阶段所引起的地面震动，可用来比较其与锁固段剪断所引起地震动特征的区别。

试验时，根据实际滑坡条件及研究者意图启动调角千斤顶8直至旋转度盘达到预定角度，设定好滑台倾角；启动加载千斤顶，直至锁固段15剪断，利用读数设备读取锁固段剪断瞬间及其后运动过程中运动传感器、震动传感器的信息。DE段用来监测由于滑体与地面碰撞所引起的地面震动特征，与锁固段剪断引起的震动特征进行对比。

Claims

1.一种高速滑坡启程机理试验装置，其特征在于，包括滑台（1）和平台（2）；滑台与平台之间采用转轴联接；滑台支承在一可调节滑台与平台之间夹角的升降机构上；滑台上设置有一加载千斤顶（3），千斤顶（3）通过应力环（4）与传力板（5）构成加载传递机构；滑台的一端具有为加载千斤顶（3）提供反力支承的反力胁板（6），另一端具有为被试滑坡提供支撑的结构胁板；试验装置上方设置有降雨模拟装置；滑台与平台上设置有监测被试滑体启程运动特征的适时传感器。

2.根据权利要求1所述之高速滑坡启程机理试验装置，其特征在于，所述可调节滑台与平台之间夹角的升降机构为液压千斤顶。

3.根据权利要求1所述之高速滑坡启程机理试验装置，其特征在于，所述滑台与平台上设置有监测被试滑体运动特征的适时传感器为震动传感器和运动传感器。

4.根据权利要求1所述之高速滑坡启程机理试验装置，其特征在于，所述滑台与平台之间的转轴上设置有指示滑台与平台之间倾斜角的指示盘。