CN112064689A - 降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，属于层状岩体模拟试验技术领域，包括箱体、捣实施力机构、削坡整形机构、抗滑桩布设及注浆淋水机构和监测机构，试验模拟材料放置在箱体内底部并成倾斜型，捣实施力机构捣实模拟材料，将模拟材料铺设成倾斜型层叠状的试验模型，通过削坡整形机构切削捣实后的试验模型成坡状，抗滑桩布设及注浆淋水机构向已切削的试验模型上钻孔并向钻孔内注浆和淋水，捣实施力机构对模拟材料施加横向推力，通过监测机构监测在淋水时模拟材料位移量。本发明具有对层状岩体在降雨条件下抗滑桩影响边坡稳定性研究的室内模型试验装置并进行试验研究，对边坡稳定性监测准确技术效果。

Description

降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置

技术领域

本发明属于层状岩体模拟试验技术领域，更具体地说，是涉及一种降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置。

背景技术

随着我国经济和交通业的迅速发展，在野外修建公路和铁路也日益增多，修建公路和铁路大多数都会遇到岩体方面的问题，如软岩、层状岩体等，尤其是一些承载力较低的层状岩体。层状岩体在自然界中广泛存在，其层面是由矿物沉积、侵入或定向迁移等地质作用形成的一种构造面，其中煤系地层多为层状岩体，组成巷道围岩各岩层的物理力学性质往往不同，有时甚至差别很大，其力学性质也十分复杂。层状岩体是一种非常复杂的不连续材料，在岩土工程中广泛存在，其层面由沉积岩作用形成，带有软硬相间的特征。岩体的稳定性是工程中的重要指标。抗滑桩是边坡防护中的主要防护方式之一，抗滑桩的布设形式对抗滑效果有明显的影响，通过室内试验进行研究是现代科研的主要方式之一，室内模拟试验比现场试验成本低、可操作性强。在降雨条件下抗滑桩的布设形式对层状岩体边坡稳定性影响较大，因此具有研究性，目前通过室内模型试验研究层状岩体在降雨条件下抗滑桩影响边坡稳定性的相关试验装置还不能准确进行试验和研究，而且对边坡稳定性的监测结果也不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，旨在解决对层状岩体在降雨条件下抗滑桩影响边坡稳定性研究的室内模型试验装置还不能准确进行试验和研究，对边坡稳定性的监测不准确的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，包括箱体、捣实施力机构、削坡整形机构、抗滑桩布设及注浆淋水机构和监测机构；箱体上端开口，层状岩体试验模拟材料从所述开口侧填充至所述箱体内侧底部，模拟材料铺设成倾斜型；捣实施力机构设于所述箱体内侧壁上，用于捣实模拟材料，不同类型模拟材料的层叠填充与所述捣实施力机构交替动作，模拟材料铺设成倾斜型层叠状的试验模型；削坡整形机构设于所述箱体内侧壁上，用于切削捣实后的试验模型成坡状；抗滑桩布设及注浆淋水机构设于所述箱体内侧壁上，用于向已切削的试验模型上钻孔并向钻孔内注浆，还用于向试验模型上淋水，在钻孔内注浆后形成抗滑桩；监测机构通过所述捣实施力机构对已布设抗滑桩的试验模型上层模拟材料施加横向推力，施力后通过所述监测机构监测试验模型上层模拟材料的位移量，通过在淋水时模拟材料位移量可判断抗滑桩对边坡稳定性的影响。

作为本申请另一实施例，所述监测机构还用于监测试验模型上模拟材料所受到的应力和试验模型的含水率，通过模拟材料的不同应力和不同含水率，用于判断抗滑桩对边坡稳定性的不同影响。

作为本申请另一实施例，所述捣实施力机构包括第一调节杆、第二调节杆和捣实台，第一调节杆的一端横向固设于所述箱体内侧壁上、另一端为自由端，所述第一调节杆长度可调；第二调节杆的一端与所述第一调节杆自由端铰接、另一端为自由端，所述第二调节杆长度可调，所述第二调节杆与所述第一调节杆之间夹角可调；捣实台侧部转动连接在所述第二调节杆的自由端，可绕所述第二调节杆轴向旋转，所述捣实台的上端面设有捣实棒、下端面为平面，所述捣实台的平面端借助于所述第一调节杆和所述第二调节杆的配合动作用于捣实模拟材料，所述捣实台相对所述第二调节杆转动180°后，所述捣实台的捣实棒端借助于所述第一调节杆和所述第二调节杆的配合动作用于对试验模型上层模拟材料抵接并施加横向推力。

作为本申请另一实施例，所述削坡整形机构包括滑槽体、削刀和推顶件，滑槽体为两组，分别设置在所述箱体内相对两侧壁上；削刀的两相对侧壁分别与两组所述滑槽体内侧滑动连接，用于切削试验模型成坡状；推顶件为两组，分别设于两组所述滑槽体内，均用于推顶所述削刀沿所述滑槽体滑行，所述削刀借助于所述推顶件切削试验模型。

作为本申请另一实施例，所述削坡整形机构还包括第一滑槽、弧槽体和第二滑槽，第一滑槽为两组，均横向设于所述箱体内相对两侧壁上，所述滑槽体的一端滑接在所述第一滑槽内并可限位；弧槽体为两组，均横向设于所述箱体内相对两侧壁上，所述滑槽体的另一端滑接在所述弧槽体内并可限位；第二滑槽为两组，均横向设于所述箱体内相对两侧壁上，所述弧槽体滑接在所述第二滑槽内并可限位，所述削刀平面与水平面之间夹角借助于所述滑槽体分别在所述第一滑槽和弧槽体内的滑接调节。

作为本申请另一实施例，所述抗滑桩布设及注浆淋水机构包括第三调节杆、第四调节杆、浆体箱、注浆管和钻具，第三调节杆的一端横向固设于所述箱体内侧壁上、另一端为自由端，所述第三调节杆长度可调；第四调节杆的一端与所述第三调节杆自由端铰接、另一端为自由端，所述第四调节杆长度可调，所述第四调节杆与所述第三调节杆之间夹角可调；浆体箱侧部转动连接在所述第四调节杆的自由端，所述浆体向内容纳有浆液或水；注浆管为多个，竖向设置，并排设于所述浆体箱底端，上端连通所述浆体箱内部、下端设有多个喷浆孔，所述浆体箱内浆液通过所述喷浆孔注入钻孔、水通过所述喷浆孔喷向试验模型；在每个所述注浆管上均套接有套筒，所述套筒上端与所述浆体箱底端固结，所述套筒下部外圆周上均设有多个与所述喷浆孔连通的通孔，所述钻具竖向设于所述套筒底端，所述钻具用于向已切削的试验模型上钻进成孔。

作为本申请另一实施例，所述钻具与所述套筒之间距离可调节，通过使用不同位置的钻具进行钻进，可在试验模型上形成格构式、丁字式、梅花式和双三角式的抗滑桩布设形式。

作为本申请另一实施例，所述监测机构包括角度盘、支撑架和位移杆，角度盘固设在所述箱体内侧壁上；支撑架固设在所述角度盘下端，内部中空；位移杆竖向穿过所述支撑架，上端用于指示所述角度盘上的角度、下端用于插接在试验模型上层模拟材料内并随模拟材料移动，所述位移杆中下部与所述支撑架下部铰接，模拟材料移动后所述位移杆绕铰接点旋转并在所述角度盘上指示偏转的角度，通过所述位移杆旋转角度可测算出模拟材料的位移量。

作为本申请另一实施例，所述监测机构还包括应变片、监测表和含水率测试仪，应变片为多个，贴在模拟材料上，用于监测作用于模拟材料上的应力或模拟材料应变值；监测表分别与多个所述应变片电性连接，用于接收多个所述应变片的监测信号，所述监测表上可显示模拟材料的应变值；含水率测试仪插接在模拟材料内，用于监测模拟材料的含水率。

作为本申请另一实施例，所述箱体内侧底部设有用于铺设模拟材料的基座，所述箱体上端固设有用于监控所述捣实施力机构、所述削坡整形机构和所述抗滑桩布设及注浆淋水机构运行的监控器。

本发明提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，将层状岩体试验模拟材料填充到箱体内部并铺设成倾斜状，通过捣实施力机构捣实模拟材料，使不同类型模拟材料的层叠填充与捣实施力机构交替动作，模拟材料铺设成倾斜型层叠状的试验模型，通过削坡整形机构对捣实后的试验模型切削成坡状，通过抗滑桩布设及注浆淋水机构向已切削的试验模型上钻孔并向钻孔内注浆和向试验模型上淋水，在钻孔内注浆后形成抗滑桩，通过捣实施力机构对已布设抗滑桩的试验模型上层模拟材料施加横向推力，施力后通过监测机构监测试验模型上层模拟材料的位移量，通过在淋水时模拟材料位移量可判断抗滑桩对边坡稳定性的影响，本发明解决了对层状岩体在降雨条件下抗滑桩影响边坡稳定性研究的室内模型试验装置还不能准确进行试验和研究，对边坡稳定性的监测不准确的技术问题，具有对层状岩体在降雨条件下抗滑桩影响边坡稳定性研究的室内模型试验装置，还能准确进行试验和研究，对边坡稳定性的监测准确的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的捣实施力机构的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的捣实施力机构捣实台旋转180°后的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的削坡整形机构的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的削坡整形机构切削试验模型后的状态示意图；

图6为本发明实施例提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的抗滑桩布设及注浆淋水机构的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的抗滑桩布设及注浆淋水机构的侧视图；

图8为本发明实施例提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的监测机构的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的监测机构处于监测状态结构示意图；

图10为发明实施例提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的监测模拟材料的位移量的计算模型。

图中：1、箱体；11、基座；

2、捣实施力机构；21、第一调节杆；22、第二调节杆；23、捣实台；24、捣实棒；25、转杆；26、伸缩杆；27、伸缩柱；

3、削坡整形机构；31、滑槽体；32、削刀；33、推顶件；34、第一滑槽； 35、弧槽体；36、第二滑槽；

4、抗滑桩布设及注浆淋水机构；41、第三调节杆；42、第四调节杆；43、浆体箱；44、注浆管；45、钻具；46、喷浆孔；47、封盖；48、套筒；

5、监测机构；51、角度盘；52、支撑架；53、位移杆；54、拨杆；55、应变片；56、监测表；57、含水率测试仪；58、浆液池；59、管路；

6、太阳能组件；

7、试验模型。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

请一并参阅图1至图9，现对本发明提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置进行说明。所述降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，包括箱体1、捣实施力机构2、削坡整形机构3、抗滑桩布设及注浆淋水机构4和监测机构5；箱体1上端开口，层状岩体试验模拟材料从开口侧填充至箱体1内侧底部，模拟材料铺设成倾斜型；捣实施力机构2设于箱体1内侧壁上，用于捣实模拟材料，不同类型模拟材料的层叠填充与捣实施力机构2交替动作，模拟材料铺设成倾斜型层叠状的试验模型7；削坡整形机构3设于箱体1内侧壁上，用于切削捣实后的试验模型7成坡状；抗滑桩布设及注浆淋水机构4设于箱体1内侧壁上，用于向已切削的试验模型7上钻孔并向钻孔内注浆，还用于向试验模型7上淋水，在钻孔内注浆后形成抗滑桩；监测机构5通过捣实施力机构2对已布设抗滑桩的试验模型7上层模拟材料施加横向推力，施力后通过监测机构5监测试验模型7上层模拟材料的位移量，通过在淋水时模拟材料位移量可判断抗滑桩对边坡稳定性的影响。

本发明提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，与现有技术相比，本发明降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，将层状岩体试验模拟材料填充到箱体1内部并铺设成倾斜状，通过捣实施力机构2捣实模拟材料，使不同类型模拟材料的层叠填充与捣实施力机构2交替动作，模拟材料铺设成倾斜型层叠状的试验模型7，通过削坡整形机构3对捣实后的试验模型7切削成坡状，通过抗滑桩布设及注浆淋水机构4向已切削的试验模型7上钻孔并向钻孔内注浆和向试验模型7上淋水，在钻孔内注浆后形成抗滑桩，通过捣实施力机构2对已布设抗滑桩的试验模型7上层模拟材料施加横向推力，施力后通过监测机构5监测试验模型7上层模拟材料的位移量，通过在淋水时模拟材料位移量可判断抗滑桩对边坡稳定性的影响，本发明解决了对层状岩体在降雨条件下抗滑桩影响边坡稳定性研究的室内模型试验装置还不能准确进行试验和研究，对边坡稳定性的监测不准确的技术问题，具有对层状岩体在降雨条件下抗滑桩影响边坡稳定性研究的室内模型试验装置，还能准确进行试验和研究，对边坡稳定性的监测准确的技术效果。

在实际操作中，通过人工向箱体1内填充模拟材料，该模拟材料可为相似模拟材料，为研究不同性质的层状岩体，则设置不同类型或物理性质的相似模拟材料，最后可将多层模拟材料铺设成多层结构，即成为了现在要研究的试验模型7。在具体实施中，在铺设模拟材料过程中，优选要保证多层的模拟材料的长度和宽度均为一致的，或者在箱体1的内部设置一框架，将模拟材料填充在框架内，并形成多层，这样制作好的试验模型7就成为了预想的模型结构，因此就可以对该模型进行研究和试验。

捣实施力机构2要对模拟材料砸实，保证多层模拟材料之间不在自然条件下发生滑移或移位，由于模拟材料是倾斜设置的，则在具体实施中也好保证捣实施力机构2在施力过程中要倾斜施力，与模拟材料之间平行施加压力。通过削坡整形机构3将实验模型上端切削整形成预想的形状，再在试验模型7上布置抗滑桩，抗滑桩为多个，可以布置多种样式，如格构式、丁字式、梅花式和双三角式，通过设置不同样式的抗滑桩，可以研究其对边坡稳定性的不同影响，影响因素主要有模拟材料移动的位移量，最后可得出在哪种样式的抗滑桩布置形式下，对边坡的影响最小，可得出试验结果和结论，能够为实际现场的抗滑桩的布置提供帮助。

要注意，在选择模拟材料的材质、特性时，要与实际的层状岩体的性质、特性要成一定的比例关系，这样才能得出比较符合实际应用的试验结果和结论。

作为本发明提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的一种具体实施方式，请参阅图5、图8至图9，监测机构5还用于监测试验模型7上模拟材料所受到的应力和试验模型7的含水率，通过模拟材料的不同应力和不同含水率，用于判断抗滑桩对边坡稳定性的不同影响。通过对模拟材料施加不同的应力、添加淋水并制造不同含水率，制作不同特性的模拟材料，可通过该试验装置进行研究和试验，最后可得出在不同应力、不同含水率条件下的试验结构和结论，为实际现场的层状岩体所受到的不同应力和不同含水率条件下，如何布置抗滑桩提供理论支撑和帮助，因此该试验装置对实际应用具有积极的研究意义。

作为本发明提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的一种具体实施方式，请参阅图2至图3，捣实施力机构2包括第一调节杆21、第二调节杆22和捣实台23，第一调节杆21的一端横向固设于箱体1内侧壁上、另一端为自由端，第一调节杆21长度可调；第二调节杆22的一端与第一调节杆21自由端铰接、另一端为自由端，第二调节杆22长度可调，第二调节杆22 与第一调节杆21之间夹角可调；捣实台23侧部转动连接在第二调节杆22的自由端，在调节时可将捣实台23通过锁紧限位在第二调节杆22上(转动连接处为螺栓螺母连接，通过螺母可锁紧，进而锁紧捣实台23与第二调节杆22之间的转动，在需要转动时可释放螺母)，可绕第二调节杆22轴向旋转，捣实台 23的上端面设有捣实棒24、下端面为平面，捣实台23的平面端借助于第一调节杆21和第二调节杆22的配合动作用于捣实模拟材料，捣实台23相对第二调节杆22转动180°后，捣实台23的捣实棒24端借助于第一调节杆21和第二调节杆22的配合动作用于对试验模型7上层模拟材料抵接并施加横向推力。通过第一调节杆21与第二调节杆22的配合动作，可以调节捣实台23的水平位置和高度，可实现对模拟材料的捣实等操作。在第二调节杆22的自由端设有转杆 25，捣实台23与转杆25转动连接，在转杆25上设有限位螺丝，当捣实台23 旋转180°后，可通过限位螺丝将捣实台23锁紧；反之反向旋拧限位螺丝可释放捣实台23。捣实台23的上端面设有多个捣实棒24，捣实棒24的高度可调节，捣实棒24用于与模拟材料抵接摩擦，可向模拟材料施加推力。捣实台23的下端面为平面，或光面，或粗糙面，能锤向模拟材料，施加压力。

在本实施例中，在第二调节杆22与第一调节杆21之间设有伸缩杆26，通过该伸缩杆26的调节作用，就可实现第二调节杆22和第一调节杆21之间夹角调节的作用。在箱体1内壁上设有伸缩柱27，第一调节杆21横向连接在伸缩柱27的推顶端上，这样就实现了捣实台23在三维(前后、左右、上下)空间内调节的目的，可对不同位置的模拟材料进行捣实和施力。另外，第一调节杆 21也可以横向连接在伸缩柱27的固定端上，按照实际需求将第一调节杆21连接到合适的位置。

具体的，第一调节杆21、第二调节杆22均为电动式伸缩杆，其伸缩长度可调节，便于实现对捣实台23的高度、水平位置的调节作用。捣实台23的底端面积较大，可以覆盖模拟材料，因此可以不用进行沿箱体1宽度方向的调节就可以满足使用要求。第二调节杆22的伸缩结构在图中未示出。

作为本发明提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的一种具体实施方式，请参阅图4至图5，削坡整形机构3包括滑槽体31、削刀32和推顶件33，滑槽体31为两组，分别设置在箱体1内相对两侧壁上；削刀32的两相对侧壁分别与两组滑槽体31内侧滑动连接，用于切削试验模型7 成坡状；推顶件33为两组，分别设于两组滑槽体31内，均用于推顶削刀32 沿滑槽体31滑行，削刀32借助于推顶件33切削试验模型7。推顶件33的推顶长度较长，能够实现将模拟材料切割或切削呈坡状，当一个推顶件33的推顶长度不能满足施工要求时，则可连续设置两个推顶件33，首尾相接，这样就可以推顶削刀32在滑槽体31内滑动，满足切削使用要求。

具体的，滑槽体31为U型槽体，相对设置，供削刀32在两组滑槽体31 内滑动，滑槽体31与水平面之间的夹角可调节，因此就可以调节削刀32对模拟材料的切割方向或角度，这样可进行不同坡角的试验模型7进行试验。试验模型7是设置在两组滑槽体31之间的，通过削刀32的切削可以一次切割成型。

作为本发明提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的一种具体实施方式，请参阅图4至图5，削坡整形机构3还包括第一滑槽34、弧槽体35和第二滑槽36，第一滑槽34为两组，均横向设于箱体1内相对两侧壁上，滑槽体31的一端滑接在第一滑槽34内并可限位；弧槽体35为两组，均横向设于箱体1内相对两侧壁上，滑槽体31的另一端滑接在弧槽体35内并可限位；第二滑槽36为两组，均横向设于箱体1内相对两侧壁上，弧槽体35滑接在第二滑槽36内并可限位，削刀32平面与水平面之间夹角借助于滑槽体31 分别在第一滑槽34和弧槽体35内的滑接调节。通过滑槽体31在第一滑槽34 和弧槽体35内的滑动位置的调节，可实现调节滑槽体31的摆放位置或对试验模型7切削角度调节的作用，而且弧槽体35可以在第二滑槽36内滑动，通过第一滑槽34、弧槽体35和第二滑槽36的相互配合协同动作，就可以满足调节滑槽体31的位置的目的。

作为本发明提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的一种具体实施方式，请参阅图6至图7，抗滑桩布设及注浆淋水机构4包括第三调节杆41、第四调节杆42、浆体箱43、注浆管44和钻具45，第三调节杆 41的一端横向固设于箱体1内侧壁上、另一端为自由端，第三调节杆41长度可调；第四调节杆42的一端与第三调节杆41自由端铰接、另一端为自由端，第四调节杆42长度可调，第四调节杆42与第三调节杆41之间夹角可调；浆体箱43侧部转动连接在第四调节杆42的自由端，在调节时可将浆体箱43通过锁紧限位在第四调节杆42上(转动连接处为螺栓螺母连接，通过螺母可锁紧，进而锁紧浆体箱43与第四调节杆42之间的转动，在需要转动时可释放螺母)，浆体箱43内容纳有浆液或水；注浆管44为多个，竖向设置，并排设于浆体箱 43底端，上端连通浆体箱43内部、下端设有多个喷浆孔46，浆体箱43内浆液通过喷浆孔46注入钻孔、水通过喷浆孔46喷向试验模型7；在每个注浆管44 上均套接有套筒48，套筒48上端与浆体箱43底端固结，套筒48下部外圆周上均设有多个与喷浆孔46连通的通孔，钻具45竖向设于套筒48底端，钻具 45用于向已切削的试验模型7上钻进成孔。在具体操作中，是先向钻孔内注浆，最后在试验过程中才想模拟材料上淋水，此时需要将浆体箱43内的浆液取出，将水充满浆体箱43，并进行放水或淋水。抗滑桩布设及注浆淋水机构4与捣实施力机构2分别布置在箱体1内两个相对侧壁上，通过第三调节杆41与第四调节杆42的配合动作，可以调节浆体箱43的水平位置和高度，可实现对模拟材料上钻孔内注浆等操作。浆体箱43为空腔体，上部设有封盖47，当浆液或水放置到浆体箱43内后，可通过封盖47盖合，此时不用密封连接，保持浆体箱 43内部气压与外界大气压一致即可，就能保证浆液或水向下流动。

在本实施例中，在第四调节杆42与第三调节杆41之间设有伸缩杆26，通过该伸缩杆26的调节作用，就可实现第四调节杆42和第三调节杆41之间夹角调节的作用。在箱体1内壁上设有伸缩柱27，第三调节杆41横向连接在伸缩柱27的推顶端上，这样就实现了浆体箱43在三维(前后、左右、上下)空间内调节的目的，可对不同位置的模拟材料上的钻孔进行注浆和淋水。另外，第三调节杆41也可以横向连接在伸缩柱27的固定端上，按照实际需求将第三调节杆41连接到合适的位置。

具体的，第三调节杆41、第四调节杆42均为电动式伸缩杆，其伸缩长度可调节，便于实现对浆体箱43的高度、水平位置的调节作用。浆体箱43的底端面积较大，可以放置多个套筒48，一个套筒48配合一个注浆管44，其中第四调节杆42的伸缩结构在图中未示出。

通过钻具45向模拟材料上钻孔，使用不同位置的钻具45，可钻出不同布置形式或方式的钻孔，然后向这些钻孔内注浆，并形成抗滑桩。要注意，在每个注浆管44上均设置阀门，在套筒48上设有豁口，人工手部可通过该豁口，开启或关闭阀门，当不使用其他的注浆管44时，将其他的阀门关闭，待使用时打开即可，操作方便又便捷，多个套筒48呈阵列形式布置。

钻具45与套筒48之间通过伸缩套件连接，伸缩套件的伸缩长度可以调节，当需要钻进不同深度的钻孔时，可以调节伸缩套件的伸缩长度来实现。钻具45 的执行端为钻头，钻头上设有螺旋形的切割头。

作为本发明提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的一种具体实施方式，请参阅图6至图7，钻具45与套筒48之间距离可调节，通过使用不同位置的钻具45进行钻进，可在试验模型7上形成格构式、丁字式、梅花式和双三角式的抗滑桩布设形式。通过布置不同形式的抗滑桩，就可以分类研究降雨时层状岩体上不同布设形式的抗滑桩影响边坡稳定性的试验结论，为实际现场的布置抗滑桩的应用提供理论支持。

作为本发明提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的一种具体实施方式，请参阅图8至图9，监测机构5包括角度盘51、支撑架 52和位移杆53，角度盘51固设在箱体1内侧壁上；支撑架52固设在角度盘 51下端，内部中空；位移杆53竖向穿过支撑架52，上端用于指示角度盘51 上的角度、下端用于插接在试验模型7上层模拟材料内并随模拟材料移动，位移杆53中下部与支撑架52下部铰接，模拟材料移动后位移杆53绕铰接点旋转并在角度盘51上指示偏转的角度，通过位移杆53旋转角度可测算出模拟材料的位移量。一般情况下，模拟材料的移动量很小，将位移插接在模拟材料内，当模拟材料移动时，则位移杆53就会发生旋转，通过位移杆53上端所指示的角度盘51，可看出位移杆53的上端头所转动的角度，并通过数学模型可得出模拟材料的移动位移量。具体的，支撑架52为竖向放置的长条形中空框架结构，其在水平面方向上的长度足够长，能够供位移杆53旋转，为位移杆53旋转提供空间，不会影响位移杆53的旋转，也不会影响对试验模型7的位移监测结果。

当监测模拟材料的位移量时，可通过数学模型进行计算，如下：

已知测量角度∠AOB，因OA＝OB,由余弦定理

c²＝a²+b²-2abcosC

得出

因为△AOB∽△COD，已知OA,OC可得出CD长度，又因为∠A＝∠ABO，所以∠A＝∠ABO＝∠C＝∠CDO＝(π-∠AOB)/2，又因为∠DFC＝90°，故由正弦定理

得出

在本实施例中，在位移杆53的下端设有拨杆54，拨杆54与位移杆53转动连接，拨杆54是插接在模拟材料中的，与模拟材料一并移动，拨杆54的移动会带动位移杆53绕铰接点的旋转，从而就可以判断拨杆54的移动量，即模拟材料的移动量。

作为本发明提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的一种具体实施方式，请参阅图5、图8至图9，监测机构5还包括应变片55、监测表56和含水率测试仪57，应变片55为多个，贴在模拟材料上，用于监测作用于模拟材料上的应力或模拟材料应变值；监测表56分别与多个应变片55 电性连接，用于接收多个应变片55的监测信号，监测表56上可显示模拟材料的应变值；含水率测试仪57插接在模拟材料内，用于监测模拟材料的含水率。通过应变片55的监测，就可以在监测表56上看到模拟材料的内部应变值；通过含水率测试仪57，就可以看到对模拟材料的淋水量，通过不同档位的淋水量，可进行试验模拟材料的位移量。

具体的，监测表56为应变仪或静态电阻应变仪。

作为本发明提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的一种具体实施方式，请参阅图1、图4至图5，箱体1内侧底部设有用于铺设模拟材料的基座11，箱体1上端固设有用于监控捣实施力机构2、削坡整形机构3和抗滑桩布设及注浆淋水机构4运行的监控器。模拟材料是放置在基座11 上进行试验的，基座11为一板状结构，外围设有挡板，挡板的高度较低，可以将模拟材料的基础围挡，防止模拟材料在试验过程中发生整体错位等。

具体的，在箱体1的开口上端或一侧固定有浆液池58和水池，在浆液池 58(水池)和浆体箱43之间连通有管路59，在管路59上设有泵体，当使用浆液时，可向浆体箱43内泵送浆液，当使用水时，可向浆体箱43内泵送水。在浆体箱43上设有支撑件，用于支撑管路59，当不用该管路59向浆体箱43内灌注浆液或水时，可通过支撑件将管路59顶起一定高度，和将支撑件从浆体箱 43上拆卸下来，同时也不影响浆体箱43的移动和淋水操作。具体的，管路59 为软管，长度足够长。具体的，在浆液池58的底端设有升降台，可以控制浆液池58的升降高度，根据流体力学的压力差原理，当浆液池58的高度很高时，可以快速向浆体箱43内泵送浆液或水，另外，不使用泵体也可以自然向浆体箱 43内输送浆液或水。

作为本发明提供的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置的一种具体实施方式，请参阅图1，在箱体1的外侧壁上设有太阳能组件6，通过太阳能组件6可以吸收太阳光能，并能将太阳光能储存起来，并可为捣实施力机构2、削坡整形机构3、抗滑桩布设及注浆淋水机构4供电，使不同连接市电，就可以实现电源的供给。

太阳能组件6包括太阳能电池板、控制器、蓄电池和逆变器，太阳能电池板，为多个，均设于箱体1外壁上，用于吸收太阳能热量；控制器的输入端连接太阳能电池板的输出端，用于将太阳能转变为电能；蓄电池的输入端连接控制器的输出端，用于储存电能；逆变器的输入端连接蓄电池的输出端，用于将直流电能转变为交流电能，所述逆变器还用于向捣实施力机构2、削坡整形机构3、抗滑桩布设及注浆淋水机构4供电。在逆变器和供电负载之间的连接线路上设有开关，可用于控制对负载的通电或断电。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，其特征在于，包括：

箱体，上端开口，层状岩体试验模拟材料从所述开口侧填充至所述箱体内侧底部，模拟材料铺设成倾斜型；

捣实施力机构，设于所述箱体内侧壁上，用于捣实模拟材料，不同类型模拟材料的层叠填充与所述捣实施力机构交替动作，模拟材料铺设成倾斜型层叠状的试验模型；

削坡整形机构，设于所述箱体内侧壁上，用于切削捣实后的试验模型成坡状；

抗滑桩布设及注浆淋水机构，设于所述箱体内侧壁上，用于向已切削的试验模型上钻孔并向钻孔内注浆，还用于向试验模型上淋水，在钻孔内注浆后形成抗滑桩；以及

监测机构，通过所述捣实施力机构对已布设抗滑桩的试验模型上层模拟材料施加横向推力，施力后通过所述监测机构监测试验模型上层模拟材料的位移量，通过在淋水时模拟材料位移量可判断抗滑桩对边坡稳定性的影响。

2.如权利要求1所述的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，其特征在于，所述监测机构还用于监测试验模型上模拟材料所受到的应力和试验模型的含水率，通过模拟材料的不同应力和不同含水率，用于判断抗滑桩对边坡稳定性的不同影响。

3.如权利要求1所述的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，其特征在于，所述捣实施力机构包括：

第一调节杆，一端横向固设于所述箱体内侧壁上、另一端为自由端，所述第一调节杆长度可调；

第二调节杆，一端与所述第一调节杆自由端铰接、另一端为自由端，所述第二调节杆长度可调，所述第二调节杆与所述第一调节杆之间夹角可调；以及

捣实台，侧部转动连接在所述第二调节杆的自由端，可绕所述第二调节杆轴向旋转，所述捣实台的上端面设有捣实棒、下端面为平面，所述捣实台的平面端借助于所述第一调节杆和所述第二调节杆的配合动作用于捣实模拟材料，所述捣实台相对所述第二调节杆转动180°后，所述捣实台的捣实棒端借助于所述第一调节杆和所述第二调节杆的配合动作用于对试验模型上层模拟材料抵接并施加横向推力。

4.如权利要求1所述的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，其特征在于，所述削坡整形机构包括：

滑槽体，为两组，分别设置在所述箱体内相对两侧壁上；

削刀，两相对侧壁分别与两组所述滑槽体内侧滑动连接，用于切削试验模型成坡状；以及

推顶件，为两组，分别设于两组所述滑槽体内，均用于推顶所述削刀沿所述滑槽体滑行，所述削刀借助于所述推顶件切削试验模型。

5.如权利要求4所述的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，其特征在于，所述削坡整形机构还包括：

第一滑槽，为两组，均横向设于所述箱体内相对两侧壁上，所述滑槽体的一端滑接在所述第一滑槽内并可限位；

弧槽体，为两组，均横向设于所述箱体内相对两侧壁上，所述滑槽体的另一端滑接在所述弧槽体内并可限位；以及

第二滑槽，为两组，均横向设于所述箱体内相对两侧壁上，所述弧槽体滑接在所述第二滑槽内并可限位，所述削刀平面与水平面之间夹角借助于所述滑槽体分别在所述第一滑槽和弧槽体内的滑接调节。

6.如权利要求1所述的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，其特征在于，所述抗滑桩布设及注浆淋水机构包括：

第三调节杆，一端横向固设于所述箱体内侧壁上、另一端为自由端，所述第三调节杆长度可调；

第四调节杆，一端与所述第三调节杆自由端铰接、另一端为自由端，所述第四调节杆长度可调，所述第四调节杆与所述第三调节杆之间夹角可调；

浆体箱，侧部转动连接在所述第四调节杆的自由端，所述浆体向内容纳有浆液或水；

注浆管，为多个，竖向设置，并排设于所述浆体箱底端，上端连通所述浆体箱内部、下端设有多个喷浆孔，所述浆体箱内浆液通过所述喷浆孔注入钻孔、水通过所述喷浆孔喷向试验模型；以及

钻具，在每个所述注浆管上均套接有套筒，所述套筒上端与所述浆体箱底端固结，所述套筒下部外圆周上均设有多个与所述喷浆孔连通的通孔，所述钻具竖向设于所述套筒底端，所述钻具用于向已切削的试验模型上钻进成孔。

7.如权利要求6所述的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，其特征在于，所述钻具与所述套筒之间距离可调节，通过使用不同位置的钻具进行钻进，可在试验模型上形成格构式、丁字式、梅花式和双三角式的抗滑桩布设形式。

8.如权利要求2所述的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，其特征在于，所述监测机构包括：

角度盘，固设在所述箱体内侧壁上；

支撑架，固设在所述角度盘下端，内部中空；以及

位移杆，竖向穿过所述支撑架，上端用于指示所述角度盘上的角度、下端用于插接在试验模型上层模拟材料内并随模拟材料移动，所述位移杆中下部与所述支撑架下部铰接，模拟材料移动后所述位移杆绕铰接点旋转并在所述角度盘上指示偏转的角度，通过所述位移杆旋转角度可测算出模拟材料的位移量。

9.如权利要求8所述的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，其特征在于，所述监测机构还包括：

应变片，为多个，贴在模拟材料上，用于监测作用于模拟材料上的应力或模拟材料应变值；

监测表，分别与多个所述应变片电性连接，用于接收多个所述应变片的监测信号，所述监测表上可显示模拟材料的应变值；以及

含水率测试仪，插接在模拟材料内，用于监测模拟材料的含水率。

10.如权利要求1所述的降雨时层状岩体上抗滑桩影响边坡稳定性模型试验装置，其特征在于，所述箱体内侧底部设有用于铺设模拟材料的基座，所述箱体上端固设有用于监控所述捣实施力机构、所述削坡整形机构和所述抗滑桩布设及注浆淋水机构运行的监控器。

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