CN104680913A - 降雨诱发滑坡模拟实验系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于地质灾害模型试验系统，尤其涉及一种降雨诱发滑坡模拟实验系统。本发明包括试验箱，布置于试验箱中的滑坡测试装置，置于试验箱上的雨水模拟装置，置于试验箱下的集水装置。本发明通过调节喷头开关调节模拟雨量的大小，从而可以测试在不同降雨条件下滑坡参数；结构紧凑、使用拆装方便、坚固耐用，模拟环境逼真，所得实验数据可靠性较高。

Description

降雨诱发滑坡模拟实验系统
技术领域
本发明属于地质灾害模型试验系统，尤其涉及一种降雨诱发滑坡模拟实验系统。
背景技术
我国是地质灾害多发国家，灾害种类多、分布范围广、灾情严重，每年因地质灾害造成的损失近百亿元，其中滑坡灾害占70％，特别是降雨造成滑坡的危害尤其严重，给人民生命财产和国民经济建设造成了巨大损失。多年来，国内外对滑坡灾害的致灾机理、成因机理、预测预报以及防治处理等方面做了大量研究并取得了丰硕的成果。由于滑坡进入快速滑动时，滑体内部的变形破坏难以进行观测，且原位测试费用也较高，而采用室内滑坡模型实验却可以有效地进行观测，滑坡模型试验作为地质力学模型试验的一种类型，具有方便、操作性强、测定目标多样化等优点，所以，滑坡模型实验对于滑坡工程学的基础理论研究和应用研究具有重要意义。
目前，传统的滑坡模型试验系统一般由试验箱、坡体加载装置和测量装置组成，这类滑坡试验模型试验系统存在以下几方面的不足：
(1)大多数的滑坡模拟实验装置采用边坡倾斜角度固定不变的方式，灵活性不强，所得数据代表性性有限，不能很好地满足实验目的和试验要求。
(2)滑坡按照介质类型可分为岩质滑坡与土质滑坡，大多实验装置具单一性，不能兼具测试土质滑坡和岩质滑坡的功能，而可做岩质滑坡的实验装置没有考虑降雨对滑坡的影响。
(3)常规测量装置大多采用传感器，因传感器相对模型试验箱的尺寸较大，为减小传感器的移动对传感器周围的土体扰动影响，需加大试验箱的尺寸，这样使得试验装置的体积较大。
发明内容
本发明目的是提供一种克服上述缺陷的降雨诱发滑坡模拟实验系统，其边坡角度(试验托板)可以任意调整，带模拟降雨装置且可做岩质滑坡测试，滑坡推力及坡角可直接测读。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种降雨诱发滑坡模拟实验系统，包括试验箱，布置于试验箱中的滑坡测试装置，置于试验箱上的雨水模拟装置，置于试验箱下的集水装置；
所述的试验箱包括试验箱底板、围成箱形的试验箱侧板和试验箱正面板，试验箱侧板和试验箱底板上设有插槽，试验箱正面板插入试验箱侧板和试验箱底板上的插槽中，试验箱正面板为透明钢化玻璃，试验箱正面板下方的一侧标有角度刻度，试验箱底板上设有排水孔；
所述的滑坡测试装置包括沿试验箱正面板宽度方向布置的试验托板，试验托板的一端铰接于试验箱底板上，铰接处与试验箱正面板的角度刻度中心对齐，另一端处于自由状态，试验托板上设有排水孔；在试验托板与试验箱底板之间设置有压力计，压力计上端顶在试验托板下，下端通过调节丝杆安装于试验箱底板上；在试验托板上沿倾斜方向布置有滑带土槽，滑带土槽上放置有滑坡体土样盒，在滑坡体土样盒与试验箱侧板间连接有拉力计；
所述的雨水模拟装置包括喷水箱，位于喷水箱底部的雨水喷头及喷头开关；
所述的集水装置包括集水箱及出水龙头。
一种降雨诱发滑坡模拟实验系统，在喷水箱、集水箱中分别布置有水位计。
一种降雨诱发滑坡模拟实验系统，在集水箱底部安装有四个万向轮。
本发明的有益效果：1、滑坡试验箱的正面板采用透明的钢化玻璃制作，钢化玻璃正面板通过试验箱的两侧钢面板和底部钢面板之间设置的凹槽插入、取出，有利于观察、记录滑坡过程。2、通过调节压力计连接丝扣，改变压力计连接杆长度，从而调节坡体高度，可测试在相同岩土条件下不同坡度、不同坡高的滑坡参数。3、滑坡体土样盒、滑带土槽内可放入岩质或土质材料，可以实现岩质滑坡或土质滑坡的实验。4、通过调节喷头开关调节模拟雨量的大小，从而可以测试在不同降雨条件下滑坡参数。5、结构紧凑、使用拆装方便、坚固耐用，模拟环境逼真，所得实验数据可靠性较高。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2是本发明试验箱的结构示意图。
图中：1.喷水箱，3.喷头开关，4.雨水喷头，5.试验箱，6.角度刻度，7.滑坡体土样盒，8.拉力计，9.定位螺栓，10.滑带土槽，11.试验托板，12.试验托板排水孔，13.压力计，14.压力计铰链，15.试验箱底板排水孔，16.试验托板铰链，17.集水箱，19.出水龙头，20.万向轮，51.试验箱侧板，54.试验箱正面板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明由雨水模拟装置、试验箱、滑坡测试装置、出水装置四部分组成，所述雨水模拟装置放在试验箱上面，试验箱内安设有滑坡测试装置，试验箱放在出水装置上面。
所述雨水模拟装置由喷水箱1、喷水箱水位计、喷头开关3、雨水喷头4组成，喷水箱1用钢化玻璃制作，喷水箱1中安装有喷水箱水位计，喷水箱1底板正中安装喷头开关3，喷头开关3下连接雨水喷头4。通过喷水箱水位计可知水位高度，打开喷头开关3接通雨水喷头4实施喷水可模拟降雨过程,模拟滑坡的不同工况。
所述试验箱5在雨水模拟装置下面，试验箱5三面侧板51由钢板制作，试验箱5的正面板54用钢化玻璃制作，钢化玻璃的正面板54通过试验箱侧板51和试验箱底部钢面板之间设置的凹槽插入，这样有利于实验操作和观测实验情况，试验箱5的底板上开有试验箱底板排水孔15，试验箱底板排水孔15可排走坡体渗水。试验箱5的正面板54标有角度刻度6，角度刻度6刻在试验箱5的钢化玻璃正面板54的左下角，通过角度刻度6可测得试验托板11与水平面的夹角即为坡体坡角。
所述的滑坡测试装置由滑坡体土样盒7、拉力计8、定位螺栓9、滑带土槽10、试验托板11、试验托板排水孔12、压力计13、压力计铰链14、试验托板铰链16组成。
试验托板11一端自由，另一端通过试验托板铰链16和试验箱5的底板左端铰接，试验托板11上开有试验托板排水孔12。
所述的压力计13通过压力计铰链14与试验箱6底板铰链连接，压力计13另一端可自由活动并支撑在试验托板11下面，压力计13下半部分由长螺旋丝扣连接，通过旋转丝扣可调节压力计13两端的距离，从而实现调节滑坡体高度和坡角。
所述的滑带土槽10由钢板制作，与试验托板11焊接在一起，滑带土槽10内可放岩质或土质材料。
所述的滑坡体土样盒7放在滑带土槽10上面，滑坡体土样盒7内可放入土质材料或岩质材料。滑坡体土样盒7与拉力计8连接，拉力计8与定位螺栓9连接，定位螺栓9与试验箱5侧面板用螺丝连接，通过拉力计8可测读滑坡体剩余下滑力的大小。在进行模拟试验时，滑带土槽10和滑坡体土样盒7内岩土体用于模拟滑坡床和滑坡体，岩土体性质要满足滑坡相关力学特性，使得模型试验更加符合实际情况。
所述的集水装置放在试验箱5的下面，集水装置由集水箱17、集水箱水位计、出水龙头19、万向轮20组成。集水箱17用钢板制作，集水箱17中安装有集水箱水位计，出水龙头19在集水箱17的最底端，通过集水箱水位计可直接测读水位高度，打开出水龙头19可把收集水排走。4个万向轮20安装在集水箱17的底部,使得实验系统搬运方便。
总之，本发明可灵活调节坡体坡角、通过调节喷头模拟自然情况下的降雨情况对滑坡的影响，达到滑坡工程学的基础理论研究和应用研究，特别是对滑坡的各种破坏机制的研究。本发明结构紧凑、使用拆装方便、坚固耐用，模拟环境逼真，所得实验数据可靠性较高。集多功能于一体，适用于地质灾害教研工作者使用，值得推广应用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种降雨诱发滑坡模拟实验系统，其特征是：包括试验箱，布置于试验箱中的滑坡测试装置，置于试验箱上的雨水模拟装置，置于试验箱下的集水装置；
所述的试验箱包括试验箱底板、围成箱形的试验箱侧板和试验箱正面板，试验箱侧板和试验箱底板上设有插槽，试验箱正面板插入试验箱侧板和试验箱底板上的插槽中，试验箱正面板为透明钢化玻璃，试验箱正面板下方的一侧标有角度刻度，试验箱底板上设有排水孔；
所述的滑坡测试装置包括沿试验箱正面板宽度方向布置的试验托板，试验托板的一端铰接于试验箱底板上，铰接处与试验箱正面板的角度刻度中心对齐，另一端处于自由状态，试验托板上设有排水孔；在试验托板与试验箱底板之间设置有压力计，压力计上端顶在试验托板下，下端通过调节丝杆安装于试验箱底板上；在试验托板上沿倾斜方向布置有滑带土槽，滑带土槽上放置有滑坡体土样盒，在滑坡体土样盒与试验箱侧板间连接有拉力计；
所述的雨水模拟装置包括喷水箱，位于喷水箱底部的雨水喷头及喷头开关；
所述的集水装置包括集水箱及出水龙头。
2.根据权利要求1所述的一种降雨诱发滑坡模拟实验系统，其特征是：在喷水箱、集水箱中分别布置有水位计。
3.根据权利要求1所述的一种降雨诱发滑坡模拟实验系统，其特征是：在集水箱底部安装有四个万向轮。
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