CN111103189B - 一种边坡稳定性试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种边坡稳定性试验装置及试验方法，所述边坡稳定性试验装置包括模型箱；所述模型箱内设置有用于承托边坡模型的可拆卸板；所述边坡稳定性试验装置还包括加载组件，所述加载组件用于向所述边坡模型加载推力，本发明通过加载装置向边坡模型加载推力，能够对边坡的稳定性进行验证及试验，提升了边坡稳定性研究的效率。

Description

一种边坡稳定性试验装置及试验方法

技术领域

本发明涉及工程建设领域，尤其涉及一种边坡稳定性试验装置及试验方法。

背景技术

边坡是指自然或人工形成的斜坡，十分常见，例如，河道两旁的边坡、路基边坡等，边坡存在滑坡的风险，如何设计边坡以提升边坡稳定性的方法也种类繁多，但是，目前对于边坡稳定性的研究还局限于理论计算，需要应用在真正的边坡上之后才能验证研究结果，研究效率低下。

因此，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种边坡稳定性试验装置，旨在解决现有技术中边坡稳定性研究要应用局限于理论计算，研究效率低下的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种边坡稳定性试验装置，包括模型箱；所述模型箱内设置有用于承托边坡模型的可拆卸板；所述边坡稳定性试验装置还包括加载组件，所述加载组件用于向所述边坡模型加载推力；

所述加载组件包括：推力输出件，以及设置在所述推力输出件与所述边坡模型之间的第一板块，所述第一板块紧贴所述边坡模型的一面。

所述的边坡稳定性试验装置，其中，所述可拆卸板上设置有固定孔，所述固定孔用于固定所述边坡模型内设置的抗滑桩。

所述的边坡稳定性试验装置，其中，所述可拆卸板与所述模型箱的底板之间设置有调节块，所述调节块用于调节所述可拆卸板与所述模型箱的底板之间的距离和/或所述可拆卸板的倾斜度。

所述的边坡稳定性试验装置，其中，所述加载组件还包括：设置在所述推力输出件下部的抽屉式卡槽，所述抽屉式卡槽包括上板和下板，所述上板和所述下板之间形成卡槽，所述卡槽内设置有第二板块，所述第二板块与所述第一板块转动连接。

所述的边坡稳定性试验装置，其中，所述推力输出件向所述第一板块输出推力时，所述第二板块在所述卡槽内水平滑动。

所述的边坡稳定性试验装置，其中，所述下板与所述可拆卸板相接，所述下板的下表面上设置有套筒，所述套筒内设置有螺栓，所述螺栓用于调节所述抽屉式卡槽的高度以使得所述下板的上表面与所述可拆卸板靠近所述下板一端的上边线等高。

所述的边坡稳定性试验装置，其中，所述上板沿所述推力输出件的推力输出方向的尺寸大于所述下板沿所述推力输出方向的尺寸。

所述的边坡稳定性试验装置，其中，所述加载组件还包括设置在所述推力输出件与所述第一板块之间的楔形块，所述楔形块上设置有卡扣孔，所述卡扣孔与设置在所述第一板块上的卡扣相配合。

所述的边坡稳定性试验装置，其中，所述模型箱远离所述加载装置的一面的箱壁高度低于其他面的箱壁高度。

一种基于上述的边坡稳定性试验装置的边坡稳定性试验方法，其中，所述方法包括：

在边坡稳定性试验装置中的可拆卸板上设置边坡模型；

调节所述边坡稳定性试验装置中第一板块的角度，使所述第一板块紧贴所述边坡模型的一面；

操作所述边坡稳定性试验装置中推力输出件向所述第一板块加载推力。

本发明的有益效果：本发明提供一种边坡稳定性试验装置及试验方法，所述边坡稳定性试验装置包括模型箱；所述模型箱内设置有用于承托边坡模型的可拆卸板；所述边坡稳定性试验装置还包括加载组件，所述加载组件用于向所述边坡模型加载，本发明通过加载装置向边坡模型加载，能够对边坡的稳定性进行验证及试验，提升了边坡稳定性研究的效率。

附图说明

图1是本发明提供的一种边坡稳定性试验装置的侧视图；

图2是本发明提供的一种边坡稳定性试验装置的俯视图；

图3是本发明提供的一种边坡稳定性试验装置中抽屉式卡槽的结构图；

图4是本发明提供的一种边坡稳定试验装置中第一板块和第二板块的连接示意图；

图5是本发明提供的一种边坡稳定试验装置的局部放大图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-2，图1-2分别是本发明提供的一种边坡稳定性试验装置的侧视图和俯视图。

所述边坡稳定性试验装置包括模型箱10，所述模型箱10内设置有可拆卸板20，所述可拆卸板20用于承托边坡模型30，所述可拆卸板20可以是直接放置在所述模型箱10的底板11上，或者，在所述可拆卸板20与所述模型箱10的底板11之间设置有垫块，所述可拆卸板20放置在垫块上。所述边坡稳定性试验装置还包括加载组件40，所述加载组件40设置在所述模型箱10内的一侧，用于向所述边坡模型30加载推力。在进行边坡稳定性研究时，可以根据实际的边坡尺寸，在所述可拆卸板20上按照一定比例制作边坡模型30，例如，用沙土等材质在所述可拆卸板20上填筑出所述边坡模型30，再通过所述加载组件40向所述边坡模型30加载并观察边坡的位移、塌陷等情况，从而验证边坡的稳定性。在试验完成后，将所述边坡模型30移除，将所述可拆卸板20拿出进行清扫，避免所述边坡模型30在所述模型箱10内残留渣土。

在边坡治理中，在边坡中设置抗滑桩是一种常见的治理方法，在一个实施例中，所述边坡模型30还可以设置有抗滑桩50，所述可拆卸板20上还设置有固定孔(图中未示出)，所述固定孔用于固定所述边坡模型30内的所述抗滑桩50，进而实现验证抗滑桩对边坡稳定性影响的试验。不难看出，所述可拆卸板20上的所述固定孔应与所述边坡模型30内的所述抗滑桩50对应设置。所述抗滑桩50插入所述固定孔后，所述抗滑桩50在所述固定孔处不能产生位移，即，所述抗滑桩50在所述固定孔处的高度可以模拟真实边坡中抗滑桩的嵌固深度。

为了进一步实现对多种工况下的边坡稳定性进行试验，所述可拆卸板20与所述模型箱10的底板11之间设置有调节块60，所述可拆卸板20可以是直接放置在所述调节块60上，所述调节块60可以有多个，通过调节各个所述调节块60的高度来调节所述可拆卸板20的斜度，从而模拟边坡的不同底面倾角，在设置有所述抗滑桩50时，由于在边坡中设置抗滑桩时，抗滑桩的嵌固深度也是影响边坡稳定性的因素，因此，还可以通过调节各个所述调节块60的高度来调节所述可拆卸板20与所述底板11之间的距离从而实现设置不同的所述抗滑桩50在所述固定孔处的高度，即，模拟不同的抗滑桩的嵌固深度。

所述加载组件40包括推力输出件41，所述推力输出件41可以为千斤顶或其他气压或液压推力输出装置，所述推力输出件41的推力输出方向为朝向所述边坡模型30，所述推力输出件41与所述边坡模型30之间设置有第一板块42，所述第一板块42紧贴所述边坡模型30的一面，所述推力输出件41输出推力后，通过所述第一板块42向所述边坡模型30加载。可以通过改变所述边坡模型30靠近所述推力输出件41的一面的坡度来模拟边坡迎土侧的不同角度。

由于所述边坡模型30靠近所述推力输出件41的一面可能不垂直于所述推力输出件41的推力输出方向，即，所述第一板块42可能不垂直与所述推力输出件41的推力输出方向，为了防止所述推力输出件41向所述第一板块42施力时，所述第一板块42产生向上的滑动，影响测试结果，在一种可能的实现方式中，所述加载组件还包括设置在所述推力输出件41下部的抽屉式卡槽44，如图3所示，所述抽屉式卡槽44包括上板441和下板442，所述上板441和所述下板442之间形成卡槽。如图1所示，所述卡槽内设置有第二板块43，所述第二板块43与所述第一板块42转动连接，如图4所示，所述第二板块43与所述第一板块42可以是通过铰链423实现转动连接。

不难看出，当所述推力输出件41向所述第一板块42输出推力时，由于所述第二板块43在竖直方向上的运动被所述上板441所限制，因此，所述推力输出件41向所述第一板块42输出推力时，所述第二板块43在所述卡槽内水平滑动，而所述第一板块42与所述第二板块43连接，因此，当所述推力输出件41向所述第一板块42输出推力时，所述第一板块42不会产生向上的滑动。

进一步地，为了使得所述第二板块43具有足够的滑动距离以适应不同的边坡模型试验，所述下板442与所述可拆卸板20相接，所述抽屉式卡槽的所述下板442下表面上设置有套筒443，所述套筒443内壁设置有螺纹，所述套筒443内设置有螺栓444，通过调节所述螺栓444与所述套筒443螺纹连接的长度来调整所述抽屉式卡槽44的高度，以使得所述下板442的上表面442a与所述可拆卸板20靠近所述下板一端的上边线20a等高，如图4所示。为便于调节所述螺栓444，在所述模型箱10的底板11上可以设置有通孔，所述螺栓444穿过所述通孔与所述套筒443连接，这样，可以在所述模型箱10的外部直接调节所述下板442的高度。不难看出，由于所述下板442的上表面442a与所述可拆卸板20的上边线20a等高，并且，所述下板442与所述可拆卸板20相接，当所述第二板块43在所述卡槽内水平滑动一定距离后，可以滑动至所述可拆卸板20上继续滑动。

进一步地，如图5所示，由于所述可拆卸板20可能存在斜度，因此，所述下板442与所述可拆卸板20的所述上边线20a之间可能存在间隙，而为了防止所述第二板块43在滑动过程中所述第二板块43与所述第一板块42的连接部分掉入所述间隙中，造成所述第二板块43的滑动不顺畅，在一种可能的实现方式中，所述上板441沿所述推力输出件41的推力输出方向的尺寸大于所述下板442沿所述推力输出方向的尺寸，也就是说，所述上板441的长度大于所述下板442的长度，这样，当所述第二板块43在所述抽屉式卡槽44的内部时，所述第二板块43由于所述上板441的限制，所述第二板块43与所述第一板块42的连接部分必然会超出所述第二板块43与所述可拆卸板20的相接处，这样，当所述推力输出件41向所述第一板块42施加推力时，所述第二板块43在移动的过程中不会存在与所述第一板块42的连接部卡在所述间隙中的情况，可以顺畅地滑动。

更进一步地，如图1所示，为了使得所述推力输出件41通过所述第一板块42向所述边坡模型30输出推力，所述边坡模型30能够均匀受力，而不是集中在一个点受力，所述加载组件40还包括设置在所述推力输出件41与所述第一板块42之间的楔形块45，所述楔形块45与所述第一板块42接触的一面的角度与所述边坡模型30靠近所述推力输出件41的一面的角度对应设置，所述楔形块45将所述推力输出件41输出的小面积推力转换为大面积均布推力。进一步地，为了防止所述楔形块45与所述第一板块42之前产生滑动，所述楔形块45上设置有卡扣孔(图中未示出)，如图4所示，所述第一板块42上设置有卡扣421，所述卡扣孔与所述卡扣421配合以固定所述第一板块42与所述楔形块45的相对位置。

进一步地，为了所述推力输出件41对所述边坡模型30能够实现多种加载形式，所述加载组件40上设置有第一垫块46和第二垫块47，所述第一垫块46设置在所述推力输出件41与所述抽屉式卡槽44之间，通过调节所述第一垫块46的高度以及所述螺栓444来调节所述推力输出件41相对与所述边坡模型的位置，较优地，所述推力输出件41的高度为所述边坡模型的二分之一处。所述第二垫块47设置在所述推力输出件41的上方，所述第一垫块46和所述第二垫块47通过螺栓连接并固定所述推力输出件41。在使用所述边坡稳定性试验装置时，是先通过所述调节块60调节所述可拆卸板20的高度以及斜度，在所述可拆卸板20上放置所述边坡模型30，可以是在所述可拆卸板20上进行使用沙土等边坡材料堆筑形成所述边坡模型30，在设置有抗滑桩时，在堆筑所述边坡模型30前，在所述可拆卸板20的所述固定孔内设置预定数量与规格的所述抗滑桩50，堆筑完成后可以对所述抗滑桩50进行桩顶连接，如图1-2所示，使用桩顶横梁51连接各个抗滑桩50。随后转动所述第一板块42以使得所述第一板块42紧贴所述边坡模型30靠近所述推力输出件的一面，并调整所述螺栓444使得所述下板442的上表面442a与所述可拆卸板20靠近所述下板442一端的上边线20a等高，调节所述第一垫块46的高度以使得所述推力输出件41至预设高度，连接所述推力输出件41、所述楔形块45以及所述第一板块42后，操作所述推力输出件41输出推力，推动所述楔形块45进而向所述边坡模型30施加推力。

所述推力输出件41可以配有压力表，从而便于试验人员知晓所述边坡模型的受力大小，所述边坡稳定性试验装置中还可以设置有传感器，如图1所示，具体地，可以在所述第一板块42上设置第一压力传感器61，在所述抗滑桩50的顶部设置位移传感器62，在所述抗滑桩50的主体上设置应变传感器63等，当然，以上只是举例而已，本领域技术人员可以根据不同的试验需要在不同的位置设置不同的传感器。所述边坡稳定性试验装置还可以设置有数据采集器64，所述数据采集器64与所述边坡稳定性试验装置中设置的各个传感器相连接，获取各个传感器采集的数据。

在边坡稳定性测试完成后，移除所述边坡模型30后，可以拆卸所述可拆卸板20，将其拿出进行清扫。进一步地，如图1所示，为了方便进行所述边坡模型30的堆筑材料的放入与移除，在一种可能的实现方式中，所述模型箱10远离所述加载装置40的一面的箱壁12高度低于其他面的箱壁高度，这样，在堆筑所述边坡模型30以及移除所述边坡模型30时，所述模型箱10的一面有更少的阻挡，更加方便。所述模型箱10的箱壁材质可以为透明的，如玻璃等，方便在进行边坡稳定性试验装置的过程中对所述边坡模型30的情况进行观察。

实施例二

基于实施例一中的边坡稳定性试验装置，本发明还提供了一种边坡稳定性试验方法，所述方法包括：

在所述可拆卸板上设置边坡模型，具体如实施例一中所述；

调节所述第一板块的角度，使所述第一板块紧贴所述边坡模型的一面，具体如实施例一中所述；

操作所述推力输出件向所述第一板块加载推力，具体如实施例一中所述。

结合上述所有实施例可以看出，本发明提供的一种边坡稳定性试验装置，所述试验装置包括模型箱以及可拆卸板，可拆卸板上设置边坡模型，通过加载装置向边坡模型加载，能够对边坡的稳定性进行验证及试验，提升了边坡稳定性研究的效率。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种边坡稳定性试验装置，其特征在于，所述边坡稳定性试验装置包括模型箱和加载组件；所述模型箱内设置有用于承托边坡模型的可拆卸板；所述加载组件用于向所述边坡模型加载推力；

所述加载组件包括：推力输出件，以及设置在所述推力输出件与所述边坡模型之间的第一板块，所述第一板块紧贴所述边坡模型的一面；

所述可拆卸板上设置有固定孔，所述固定孔用于固定所述边坡模型内设置的抗滑桩，所述可拆卸板与所述模型箱的底板之间设置有调节块，所述调节块用于调节所述可拆卸板与所述模型箱的底板之间的距离以模拟不同的抗滑桩的嵌固深度，所述调节块还用于调节所述可拆卸板的倾斜度；

所述加载组件还包括：设置在所述推力输出件下部的抽屉式卡槽，所述抽屉式卡槽包括上板和下板，所述上板和所述下板之间形成卡槽，所述卡槽内设置有第二板块，所述第二板块与所述第一板块转动连接，所述下板与所述可拆卸板相接，所述下板的下表面上设置有套筒，所述套筒内设置有螺栓，所述螺栓用于调节所述抽屉式卡槽的高度以使得所述下板的上表面与所述可拆卸板靠近所述下板一端的上边线等高，所述上板沿所述推力输出件的推力输出方向的尺寸大于所述下板沿所述推力输出方向的尺寸。

2.根据权利要求1所述的边坡稳定性试验装置，其特征在于，所述推力输出件向所述第一板块输出推力时，所述第二板块在所述卡槽内水平滑动。

3.根据权利要求1所述的边坡稳定性试验装置，其特征在于，所述加载组件还包括设置在所述推力输出件与所述第一板块之间的楔形块，所述楔形块上设置有卡扣孔，所述卡扣孔与设置在所述第一板块上的卡扣相配合。

4.根据权利要求1所述的边坡稳定性试验装置，其特征在于，所述模型箱远离所述加载组件的一面的箱壁高度低于其他面的箱壁高度。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的边坡稳定性试验装置的边坡稳定性试验方法，其特征在于，所述方法包括：

在所述可拆卸板上设置边坡模型；

调节所述第一板块的角度，使所述第一板块紧贴所述边坡模型的一面；

操作所述推力输出件向所述第一板块加载推力。

Images