CN105486841A - 一种牵引式滑坡物理模型试验装置 - Google Patents

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谭福林
胡新丽
张玉明
章涵
何春灿
金林
王强
周昌
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Abstract

本发明提出一种牵引式滑坡物理模型试验装置。该装置包括底座、框架和升降机构，框架包括前槽、后槽和支撑座，前槽和后槽的内侧通过销轴相铰接，销轴两端通过支撑座固定于底座的水平面上，升降机构安设于底座水平面上，分别与前槽和后槽的底部相连。本发明可以方便、准确地调节牵引式滑坡模型的角度，并能够准确对牵引式滑坡受力状态进行控制，结构简单，操作简便，实现牵引式滑坡多组平行试验的目的，增加滑坡试验的对比性。

Description

一种牵引式滑坡物理模型试验装置
技术领域
本发明属于地质灾害模型试验的技术领域，尤其涉及一种牵引式滑坡物理模型试验装置。
背景技术
滑坡是仅次于地震的一大地质灾害，滑坡现象是一个发展变化的过程，研究它的发展变化过程，不仅是认识它的规律，更重要的是为了有效的防治滑坡；滑坡的破坏类型多种多样，按其受力特点主要可以分为牵引式滑坡和推移式滑坡等；牵引式滑坡一般是斜坡前缘由于侵蚀或者人工开挖等导致局部失稳，随着变形的发展，使后缘支撑削弱甚至临空，后缘以后的斜坡体也产生变形失稳而出现新的滑动，从而导致滑坡体逐步向后向上发展，最终贯通为大型滑坡体；尤其在库区运行期间，水位的变动及降雨作用下，会产生大量的牵引式滑坡。因此，进行牵引式滑坡的深入研究非常有必要，而室内模型试验又是研究牵引式滑坡机理的重要手段，为确定牵引式滑坡有效加固措施及合理的设计推力提供有力的依据。
在滑坡物理模型试验过程中，模拟滑坡的真实受力状态是还原滑坡实际变形演化过程的关键，现主要采用的模拟滑坡受力状态的模型试验装置主要有倾斜模型加载装置、后缘推力模型加载装置和离心模型加载装置。然而，虽然这些滑坡模型试验装置和试验方法在一定程度上促进了滑坡问题的研究，但对于现有滑坡物理模型试验装置仍存在一定程度的局限或缺陷：
(1)现有滑坡物理模型试验方法中的后缘推力模型加载装置相对适用于推移式滑坡的变形演化过程的模拟，而倾斜模型加载装置和离心模型加载装置都是通过改变滑坡模型的整体应力状态而使滑坡模型达到变形破坏；而牵引式滑坡的前部在河流冲刷、人工开挖等的作用下首先变形破坏(类似滑坡前部卸荷作用)，现有方法根本无法实现牵引式滑坡由前缘局部应力状态的改变到整体应力状态改变的过程，无法反演牵引式滑坡由前至后逐步变形破坏的过程。
(2)现有滑坡物理模型试验装置不能根据具体要求改变滑坡模型的受力情况，很难满足一个模型试验装置适用于不同的滑坡模型试验，以至于对不同滑坡模型试验研制不同的模型试验装置，造成很大的经济浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种牵引式滑坡物理模型试验装置，通过模型框架的准确稳定升降，以模拟滑坡不同部位的应力状态，实现牵引式滑坡的准确再现模拟。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种牵引式滑坡物理模型试验装置，其特征在于，包括底座、框架和升降机构，所述框架包括前槽、后槽和支撑座，所述前槽和后槽的内侧通过销轴相铰接，所述销轴两端通过支撑座固定于所述底座的水平面上，所述升降机构安设于底座水平面上，分别与前槽和后槽的底部相连。
按上述方案，所述升降机构包括前千斤顶和后千斤顶，所述前千斤顶和后千斤顶的底部均固定于底座水平面上，顶部分别通过连接块与所述前槽及后槽底部相连。
按上述方案，所述前槽和后槽均由底板和两侧板组成，前槽的外侧设有前挡板，后槽的外侧设有后挡板。
按上述方案，所述前槽和后槽上安设有角度测斜仪。
本发明的有益效果是：提供一种牵引式滑坡物理模型试验装置，解决了以往无法开展牵引式滑坡室内模型试验的短板，结构简单，易于操作，无需分别制作不同角度的加载装置，通过升降机构调节框架角度，以适用各类滑动面倾角的牵引式滑坡模型试验，节约装置研制的时间和成本，该装置整体稳定性好、耐用性好、可重复利用，实现牵引式滑坡多组平行试验的目的，增加滑坡试验的对比性，应用前景广阔，经济效益显著。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2为本发明一个实施例的侧视图。
图3为本发明一个实施例的俯视图。
其中：1-底座，2-前槽，3-后槽，4-支撑座，5-前千斤顶，6-后千斤顶，7-连接块，8-前挡板，9-后挡板，10-角度测斜仪。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1-3所示，一种复合式滑坡物理模型试验装置，包括底座1、框架、升降机构和推力加载机构，框架包括前槽2、后槽3和支撑座4，前槽和后槽的内侧通过销轴相铰接，销轴两端通过支撑座固定于底座的水平面上，升降机构安设于底座水平面上，分别与前槽和后槽的底部相连。
升降机构包括前千斤顶5和后千斤顶6，前、后千斤顶的底部均固定于底座水平面上，顶部分别通过连接块7与前槽及后槽底部相连，前槽和后槽上安设有角度测斜仪10，可通过千斤顶的伸缩量，自动化精确控制滑坡物理模型的框架的倾角，通过角度测斜仪实现对前、后槽升降的连续、稳定控制，还可以实时记录框架前、后槽的升降角度。
前槽和后槽均由底板和两侧板组成，前槽的外侧设有前挡板8，后槽的外侧设有后挡板9，前槽和后槽可绕框架销轴上下转动，并且前槽和后槽同一侧的侧板在转动过程中紧密贴合并互不影响，便于实现滑坡加卸载操作。
采用本发明进行牵引式滑坡变形破坏过程的研究，其工作步骤为：
1、滑坡模型的设计：根据研究工作的需求，由相似原理概化滑坡相似模型，通过升降机构调节滑坡模型的滑动面角度，并以相似材料配备及制作滑坡模型；同时，在滑坡模型的内部及外部布设应力、位移等相应的监测设备；
2、试验受力控制：通过前千斤顶的长度回缩使得前槽绕销轴连续且稳定向下转动，转动角度由角度测斜仪实时监测记录；模拟牵引式滑坡的前部逐步卸载、由前至后依次变形的过程，达到变形过程与实际相符，实现牵引式滑坡变形演化过程的研究；
3、数据采集和处理：通过相关的数据采集仪采集所需要的数据，例如土压力、滑坡内部(表面)位移、孔隙水压力、温度等。
4、试验结束：释放升降机构，回收相关的数据采集设备并移除破坏后的滑坡模型，清洗模型试验框架。
本发明通过升降机构对前槽和后槽升降调节，能够实现牵引式滑坡受力与实际边界条件相符合，滑坡受力大小和方向连续、精确可调，且加卸载过程稳定，适用于牵引式滑坡的变形破坏过程物理模型试验的要求，并可以重复利用。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形均属于本发明及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (4)

1.一种牵引式滑坡物理模型试验装置，其特征在于，包括底座、框架和升降机构，所述框架包括前槽、后槽和支撑座，所述前槽和后槽的内侧通过销轴相铰接，所述销轴两端通过支撑座固定于所述底座的水平面上，所述升降机构安设于底座水平面上，分别与前槽和后槽的底部相连。
2.根据权利要求1所述的一种牵引式滑坡物理模型试验装置，其特征在于，所述升降机构包括前千斤顶和后千斤顶，所述前千斤顶和后千斤顶的底部均固定于底座水平面上，顶部分别通过连接块与所述前槽及后槽底部相连。
3.根据权利要求1所述的一种牵引式滑坡物理模型试验装置，其特征在于，所述前槽和后槽均由底板和两侧板组成，前槽的外侧设有前挡板，后槽的外侧设有后挡板。
4.根据权利要求1所述的一种牵引式滑坡物理模型试验装置，其特征在于，所述前槽和后槽上安设有角度测斜仪。
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