CN113533696A - 一种模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，包括试验仓、多功能机构、供水机构、地震机构和监测机构；试验仓的内腔底部固接有底板机构，底板机构上放置有模拟岩土边坡；多功能机构包括供风组件、加压组件、角度调节组件；供水机构包括与底板机构连通的供水组件、供气组件、出水板组件，出水板组件设置在试验仓的顶部敞口处；地震机构包括底座组件和震动组件，震动组件用于向底座组件发出地震模拟震动；监测机构包括影像组件和数据传感组件，摄像记录组件和数据传感组件均电连有无线传输模块，无线传输模块无线连接有操作终端。本发明可实现对岩土边坡进行降雨、刮风、载荷、地震等因素的模拟，并将模拟数据进行记录和传输。

Description

一种模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，特别是涉及一种模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置。

背景技术

边坡稳定性是指边坡岩、土体在一定坡高和坡角条件下的稳定程度。自然或人工边坡，在负载、刮风、地震、降雨以及其他诱发因素的作用下，可能发生滑动或崩塌破坏，造成自然灾害。大规模的边坡破坏能引起交通中断、建筑物倒塌、江河堵塞、水库淤填，给人民的生命财产带来巨大损失。研究边坡稳定性的目的，在于预测边坡的失稳时间、规模，以及危害程度，以便事先采取防治措施，减轻地质灾害。

影响边坡稳定性的因素较多，现有的模拟岩土边坡失稳的试验装置通过仅包括上述因素中的一种至两种，然而单一的试验因素模拟并不能满足现在的模拟试验要求。

因此，亟需一种新型的模型试验装置来解决上述问题，可实现对岩土边坡进行降雨、刮风、载荷、地震等因素的模拟，并将模拟数据进行记录和传输。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，以解决现有技术存在的问题，可实现对岩土边坡进行降雨、刮风、载荷、地震等因素的模拟，并将模拟数据进行记录和传输。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，包括试验仓、多功能机构、供水机构、地震机构和监测机构；

所述试验仓为透明箱体，并且所述试验仓的顶部和底部均为敞口，所述试验仓的内腔底部固接有底板机构，所述试验仓的侧壁底端设有排水口，所述底板机构上放置有模拟岩土边坡；

所述多功能机构包括供风组件、加压组件、角度调节组件；所述角度调节组件与所述底板机构的底部铰接，所述角度调节组件用于调节底板机构的倾斜角度，所述供风组件用于向所述试验仓的内部鼓入不同风速和风向的模拟风，所述加压组件用于对所述模拟岩土边坡加入可调节的载荷；

所述供水机构包括与所述底板机构连通的供水组件、供气组件、出水板组件，所述供水组件用于向所述出水板组件供水，所述供气组件用于向所述出水板组件供气，所述出水板组件设置在所述试验仓的顶部敞口处，所述出水板组件的出水方向朝向所述试验仓；

所述地震机构包括底座组件和震动组件，所述底座组件的顶部与所述角度调节组件的底部通过弹簧连接，所述震动组件用于向所述底座组件发出地震模拟震动；

所述监测机构包括影像组件和数据传感组件，所述数据传感组件的感应端置于所述模拟岩土边坡的内部，所述影像组件置于所述试验仓的外侧，所述影像组件和所述数据传感组件均电连有无线传输模块，所述无线传输模块无线连接有操作终端。

优选的，还包括安装框架，所述安装框架的底端固接在地面上，并且所述安装框架罩设在所述试验仓外，所述供水组件、所述供气组件、所述出水板组件均固接在所述安装框架的顶部；

所述供水组件包括第一水箱，所述第一水箱固接在所述安装框架的顶部，所述第一水箱的底壁固接有出水管道，所述第一水箱通过所述出水管道与所述出水板组件连通，所述出水管道内设有第一阀门，所述出水管道安装有液体流量计。

优选的，所述供气组件包括空气压缩机、供气总管道、第一分管、第二分管，所述空气压缩机固接在所述安装框架顶部，所述空气压缩机的出风口固接有所述供气总管道，所述供气总管道通过三通阀分别与所述第一分管和所述第二分管连通，所述第一分管的一端与所述出水板组件固接，所述第二分管的一端可拆卸连接有连接头，所述连接头与所述底板机构可拆卸连接。

优选的，所述出水板组件包括集水板和固接在所述集水板底部的出水板，所述集水板内部设有第一空腔，所述出水板上开设有若干间隔顺序排列的出水通孔，所述出水通孔与所述第一空腔相连通，所述出水管道和所述第一分管分别与所述第一空腔连通；

所述出水板远离所述集水板的端面上开设有环形卡槽，所述环形卡槽与所述出水通孔连通，所述环形卡槽的侧壁上周向贴覆有磁吸片，所述环形卡槽内磁性连接有标记钉，所述标记钉的底部为尖头，所述标记钉的尖头垂直设置并且朝向所述模拟岩土边坡。

优选的，所述底板机构包括第一过滤板和底板，所述底板倾斜设置，所述第一过滤板固接在所述试验仓侧壁底部，所述模拟岩土边坡置于所述第一过滤板的顶部，所述第一过滤板的网孔尺寸小于所述模拟岩土边坡的土粒粒径；

所述底板固接在所述第一过滤板底部，所述底板靠近所述第一过滤板的端面上开设有排水槽，所述底板侧壁的低端开设有第一卡槽，所述第一卡槽内卡接有导流板，所述导流板的底部设有第二水箱，所述导流板用于将排水槽内的水导流至所述第二水箱内，所述第二水箱的侧壁底部固接有回水管，所述回水管安装有水泵，所述回水管的一端与所述第一水箱连通，所述第一水箱和所述第二水箱通过所述回水管连通。

优选的，所述第二水箱内可拆卸连接有第二过滤板，所述回水管通过若干间隔顺序排列的卡接扣与所述安装框架可拆卸连接。

优选的，所述角度调节组件包括第一平台和设置在所述第一平台顶面的两组调节件，两组所述调节件并排设置，所述调节件包括支撑杆和第一液压杆，两个所述支撑杆靠近所述底板的低端设置，两个所述支撑杆的顶部与所述底板铰接，两个所述支撑杆的底部与所述第一平台固接；所述第一液压杆的两端分别与所述第一平台和所述底板铰接，两个所述第一液压杆靠近所述底板的高端，所述第一液压杆倾斜设置。

优选的，所述底座组件包括放置座和设置在所述放置座顶部的第二平台，所述放置座放置在地面上，所述第二平台的底端四角处固接有连接杆，所述放置座的顶部固接有与所述连接杆对应设置的四个连接座，所述连接杆和所述连接座通过铆钉轴接；所述第二平台与所述第一平台之间固接有若干所述弹簧，若干所述弹簧间隔顺序排列；

所述震动组件包括第一震动电机和第二震动电机，所述第一震动电机和所述第二震动电机均固接在所述放置座的顶部，并且所述第一震动电机和所述第二震动电机的震动面均固接在所述第二平台的底部，所述第一震动电机和所述第二震动电机均为双向震动电机。

优选的，所述供风组件包括固接在所述试验仓侧壁上的若干风机，所述风机与所述试验仓内腔连通，所述风机为冷暖风机；

所述加压组件包括固接在所述试验仓内侧壁上的安装杆，所述安装杆的底部固接有第二液压杆，所述第二液压杆的活塞端固接有加压座，所述加压座位于所述模拟岩土边坡的顶部。

优选的，所述影像组件包括若干间隔顺序排列的摄影相机，若干所述摄影相机分别设置在所述安装框架的侧壁上和顶壁上，并且若干所述摄影相机的摄像头朝向所述模拟岩土边坡，若干所述摄影相机与所述无线传输模块电性连接；

所述数据传感组件包括若干土压力传感器、若干孔隙水压力计、若干含水率传感器，若干所述土压力传感器、若干所述孔隙水压力计、若干所述含水率传感器的探测端均伸入至所述模拟岩土边坡的内部，若干所述土压力传感器、若干所述孔隙水压力计、若干所述含水率传感器的传输端伸出所述试验仓与所述无线传输模块电性连接，若干所述土压力传感器、若干所述孔隙水压力计、若干所述含水率传感器间隔顺序排列。

本发明公开了以下技术效果：

(1)本发明的角度调节组件与底板机构的底部铰接，可以实现底板机构的角度调节，进而实现不同倾斜角度下模拟岩土边坡的模拟试验；

(2)本发明的供风组件用于向试验仓的内部鼓入不同风速和风向的模拟风，加压组件用于对模拟岩土边坡加入可调节的载荷，进而实现针对岩土边坡在自然环境下的刮风以及载荷下的模拟；

(3)本发明的供水组件用于向出水板组件供水，供气组件用于向出水板组件供气，通过供气组件和供水组件协调使用，实现出水板组件出水量以及出水速度的模拟，进而实现针对岩土边坡在自然环境下的不同降雨量、降雨速度下的模拟；

(4)本发明的地震机构包括底座组件和震动组件，底座组件的顶部与角度调节组件的底部通过弹簧连接，用于向底座组件发出地震模拟震动，实现针对岩土边坡自然环境下地震的模拟；

(5)本发明的数据传感组件用于探测不同模拟条件下岩土边坡内部的数据信息，摄影组件用于记录不同模拟条件下岩土边坡的表面数据，无线传输模块将信息无线传递至操作终端，操作终端进行数据记录和进一步分析；

(6)本发明能够针对岩土边坡进行降雨、刮风、载荷、地震等因素的高效模拟，并通过影像组件和数据传感组件进行数据记录和传输，操作简便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为本发明模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置的结构示意图；

图2为图1中A的局部放大图；

图3为图1中B的局部放大图；

图4为图1中C的局部放大图；

其中，1、试验仓；2、排水口；3、模拟岩土边坡；4、弹簧；5、无线传输模块；7、安装框架；8、摄影相机；9、第一水箱；10、出水管道；11、第一阀门；12、液体流量计；13、空气压缩机；14、供气总管道；15、第一分管；16、第二分管；17、三通阀；18、连接头；19、集水板；20、出水板；21、第一空腔；22、出水通孔；23、环形卡槽；24、磁吸片；25、标记钉；26、第一过滤板；27、底板；28、排水槽；29、第一卡槽；30、导流板；31、第二水箱；32、第二过滤板；33、回水管；34、水泵；35、卡接扣；36、第一平台；37、支撑杆；38、第一液压杆；39、放置座；40、第二平台；41、连接杆；42、连接座；43、铆钉；44、第一震动电机；45、第二震动电机；46、风机；47、安装杆；48、第二液压杆；49、加压座；50、土压力传感器；51、孔隙水压力计；52、含水率传感器；53、第二阀门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-4，本发明提供一种模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，包括试验仓1，试验仓1为透明箱体，并且试验仓1的顶部和底部均为敞口，试验仓1的内腔底部固接有底板机构，试验仓1的侧壁底端设有排水口2，底板机构上放置有模拟岩土边坡3；试验仓1优选为透明有机玻璃，如此设置，排水口2用于将经过试验后的试验仓1内水分排出，进而快速恢复试验仓1的原始状态，便于进行下一次试验；影像组件可以透过试验仓1对模拟岩土边坡3的情况进行实时记录；

多功能机构，多功能机构包括供风组件、加压组件、角度调节组件；角度调节组件与底板机构的底部铰接，角度调节组件用于调节底板机构的倾斜角度，供风组件用于向试验仓1的内部鼓入不同风速和风向的模拟风，加压组件用于对模拟岩土边坡3加入可调节的载荷；如此设置，角度调节机构可以实现底板机构的角度调节，进而实现不同倾斜角度下模拟岩土边坡3的模拟试验；供风组件和加压组件可针对模拟岩土边坡3在自然环境下的刮风以及载荷下的模拟；

供水机构，供水机构包括与底板机构连通的供水组件、供气组件、出水板组件，供水组件用于向出水板组件供水，供气组件用于向出水板组件供气，出水板组件设置在试验仓1的顶部敞口处，出水板组件的出水方向朝向试验仓1；如此设置，通过供气组件和供水组件协调使用，实现出水板组件出水量以及出水速度的模拟，进而实现针对模拟岩土边坡3在自然环境下的不同降雨量、降雨速度下的模拟；

地震机构，地震机构包括底座组件和震动组件，底座组件的顶部与角度调节组件的底部通过弹簧4连接，震动组件用于向底座组件发出地震模拟震动；如此设置，震动组件带动底座组件震动，实现针对模拟岩土边坡3自然环境下地震的模拟；

监测机构，监测机构包括影像组件和数据传感组件，数据传感组件的感应端置于模拟岩土边坡3的内部，影像组件置于试验仓1的外侧，影像组件和数据传感组件均电连有无线传输模块5，无线传输模块5无线连接有操作终端，如此设置，数据传感组件用于探测不同模拟条件下岩土边坡内部的数据信息，摄影组件用于记录不同模拟条件下岩土边坡的表面数据，无线传输模块将信息无线传递至操作终端，操作终端进行数据记录和进一步分析，操作简便。

进一步优化方案，还包括安装框架7，安装框架7的底端固接在地面上，并且安装框架7罩设在试验仓1外，供水组件、供气组件、出水板组件均固接在安装框架7的顶部；

供水组件包括第一水箱9，第一水箱9固接在安装框架7的顶部，第一水箱9的底壁固接有出水管道10，第一水箱9通过出水管道10与出水板组件连通，出水管道10内设有第一阀门11，出水管道10安装有液体流量计12，液体流量计12位于第一阀门11与出水板组件之间。

进一步优化方案，供气组件包括空气压缩机13、供气总管道14、第一分管15、第二分管16，空气压缩机13固接在安装框架7顶部，空气压缩机13的出风口固接有供气总管道14，供气总管道14通过三通阀17分别与第一分管15和第二分管16连通，第一分管15的一端与出水板组件固接，第二分管16的一端可拆卸连接有连接头18，连接头18与底板机构可拆卸连接，第二分管16与底板机构通过连接头18连通；连接头18与排水槽28的高端可拆卸连接，第二分管16与排水槽28通过连接头18连通；如此设置，空气压缩机13将压缩后的空气鼓入至供气总管道14内，供气总管道14上设有第二阀门53，第二阀门53和三通阀17均为电磁阀，并且第二阀门53和三通阀17均电连有单片机(图中未显示)，单片机控制第二阀门53和三通阀17的启闭以及开启角度，进而控制供气总管道14、第一分管15和第二分管16内的通入空气的气压，单片机与操作终端电性连接，操作终端为电脑或者移动手机，操作人员通过操作终端输出操作指令，进而实现智能化控制，减少人工操作带来的误差，降低人工成本；当试验结束后，调整三通阀17使得供气总管道14与第二分管16连通，开启空气压缩机13，将高压空气通过第二分管16、连接头18进入到排水槽28内，将排水槽28的残存水分吹出并将高压空气透过第一过滤板26鼓入至模拟岩土边坡3上，将模拟岩土边坡3中的水分清除，便于将模拟岩土边坡3进行重复试验。

进一步优化方案，出水板组件包括集水板19和固接在集水板19底部的出水板20，集水板19内部设有第一空腔21，出水板20上开设有若干间隔顺序排列的出水通孔22，出水通孔22与第一空腔21相连通，出水管道10和第一分管15分别与集水板19固接，并且出水管道10和第一分管15分别与第一空腔21连通；出水通孔22用于将第一空腔21内的气体和水排出；

出水板20远离所述集水板19的端面上开设有环形卡槽23，环形卡槽23与出水通孔22连通，环形卡槽23的侧壁上周向贴覆有磁吸片24，环形卡槽23内磁性连接有标记钉25，标记钉25的底部为尖头，标记钉25的尖头垂直设置并且朝向模拟岩土边坡3；

标记钉25的头部与环形卡槽23内的磁吸片24磁性连接，标记钉25设置在模拟岩土边坡3的顶部对应位置，并且标记钉25与出水通孔22一一对应设置，相邻的两个出水通孔22的间隔优选为20mm、50mm、100mm中的一种，出水通孔22垂直设置，如此设置，标记钉25的间隔与出水通孔22的间隔相同，标记钉25的重量和尖头的形状根据模拟岩土边坡3的土质进行匹配选择，当土质较硬时，选择自身重量较重、尖头尖角较小的标记钉25，当土质较软时，则反之。如此设置，在进行试验前，将模拟岩土边坡3放入试验仓1底部后，开启空气压缩机13并将三通阀17进行调整，使得供气总管道14与第一分管15连通，空气压缩机13输出的高压空气依次通过供气总管道14、第一分管15、第一空腔21进入到出水通孔22内，高压空气将标记钉25的头部与磁吸片24分离，标记钉25在自身重力以及高压空气的推动下垂直降落并卡入模拟岩土边坡3的表面，随即关闭空气压缩机13，此时完成模拟岩土边坡3的定位标记，便于进行后续试验，标记钉25的间隔根据具体试验需求设定，如此，实现了自动定位标记，大大减少人工操作的成本。

进一步优化方案，底板机构包括第一过滤板26和底板27，底板27倾斜设置，第一过滤板26固接在试验仓1侧壁底部，模拟岩土边坡3置于第一过滤板26的顶部，第一过滤板26的网孔尺寸小于模拟岩土边坡3的土粒粒径；

底板27固接在第一过滤板26底部，底板27靠近第一过滤板26的端面上开设有排水槽28，底板27侧壁的低端开设有第一卡槽29，第一卡槽29内卡接有导流板30，导流板30的底部设有第二水箱31，导流板30用于将排水槽28内的水导流至第二水箱31内，第一过滤板26的上表面设置防滑纹，第一过滤板26一方面可以增加第一过滤板与模拟岩土边坡3的稳定性，另一方面第一过滤板26用于隔绝模拟岩土边坡3的土粒，将试验仓1底部的水排出至排水槽28内；导流板30通过第一卡槽29与底板27的底端可拆卸连接，导流板30将排水槽28内的水沿水平方向的低端排出，并导流至第二水箱31内进行重复利用；

第二水箱31内可拆卸连接有第二过滤板32，第二水箱31的侧壁底部固接有回水管33，回水管33内设有水泵34，回水管33的一端与第一水箱9固接，第一水箱9和第二水箱31通过回水管33连通，回水管33通过若干间隔顺序排列的卡接扣35与安装框架7可拆卸连接；如此设置，排水槽28和排水口2内的水、杂质和标记钉25等物体经导流板30进入到第二水箱31中，经过第二过滤板32过滤后，开启水泵34，将水从第二水箱31的底部经回水管33抽入至第一水箱9中进行二次利用，减少能源浪费，第二过滤板32的网孔直径小于模拟岩土边坡3的土粒直径，将进入到第二水箱31中的土粒杂质以及经过试验后冲掉的标记钉25进行隔离，标记钉25可重复利用，第二过滤板32经过一段时间后可拆卸清洗。

进一步优化方案，角度调节组件包括第一平台36和设置在第一平台36顶面的两组调节件，两组调节件并排设置，调节件包括支撑杆37和第一液压杆38，两个支撑杆37靠近底板27的低端设置，两个支撑杆37的顶部与底板27通过铰接座铰接，两个支撑杆37的底部与第一平台36固接；第一液压杆38的两端分别与第一平台36和底板27通过铰接座铰接，两个第一液压杆38靠近底板27的高端，第一液压杆38倾斜设置；如此设置，通过控制两个第一液压杆38调整底板27与水平面的夹角，进而实现试验仓1以及，模拟岩土边坡3的倾斜角度设置，便于进行不同倾斜角度的试验。

进一步优化方案，底座组件包括放置座39和设置在放置座39顶部的第二平台40，放置座39放置在地面上，第二平台40的底端四角处固接有连接杆41，放置座39的顶部固接有与连接杆41对应设置的四个连接座42，连接杆41和连接座42通过铆钉43轴接；第二平台40与第一平台36之间固接有若干弹簧4，若干弹簧4间隔顺序排列；

震动组件包括第一震动电机44和第二震动电机45，第一震动电机44和第二震动电机45均固接在放置座39的顶部，并且第一震动电机44和第二震动电机45的震动面均固接在第二平台40的底部，第一震动电机44和第二震动电机45均为双向震动电机；第一震动电机44和第二震动电机45分别产生不同方向的震动力，第一震动电机44和第二震动电机45产生的震动力经第二平台40、弹簧4传递第一平台36，进而将震动力传递至试验仓1，第一震动电机44和第二震动电机45与单片机电性连接；如此设置，通过操作终端控制单片机，实现第一震动电机44和第二震动电机45启闭和震动频率控制，进而实现模拟单一震源、双震源在不同震动幅度下对模拟岩土边坡3的试验，通过调整第一震动电机44和第二震动电机45在第二平台40上的安装位置，实现震源位置的调整。

进一步优化方案，供风组件包括固接在试验仓1侧壁上的若干风机46，风机46与试验仓1内腔连通，风机46为冷暖风机；

加压组件包括固接在试验仓1内侧壁上的安装杆47，安装杆47的底部固接有第二液压杆48，第二液压杆48的活塞端固接有加压座49，加压座49位于模拟岩土边坡3的顶部；如此设置，风机46、第二液压杆48均与单片机电性连接，通过操作终端控制单片机，控制风机46的启闭、温度和风向，控制第二液压杆48的升降，进而实现对模拟岩土边坡3的刮风和载荷的精准模拟。

进一步优化方案，影像组件包括若干间隔顺序排列的摄影相机8，若干摄影相机8分别设置在安装框架7的侧壁上和顶壁上，并且若干摄影相机8的摄像头朝向模拟岩土边坡3，若干摄影相机8与无线传输模块5电性连接；

数据传感组件包括若干土压力传感器50、若干孔隙水压力计51、若干含水率传感器52，若干土压力传感器50、若干孔隙水压力计51、若干含水率传感器52的探测端均伸入至模拟岩土边坡3的内部，若干土压力传感器50、若干孔隙水压力计51、若干含水率传感器52的传输端伸出试验仓1与无线传输模块5电性连接，若干土压力传感器50、若干孔隙水压力计51、若干含水率传感器52间隔顺序排列。如此设置，对模拟试验过程中，模拟岩土边坡3的实时数据通过若干土压力传感器50、若干孔隙水压力计51、若干含水率传感器52传输至无线传输模块5，并通过无线传输模块5无线传递至操作终端。

进一步优化方案，试验仓1靠近第二水箱31的侧壁上可拆卸连接有箱门(图中未显示)，便于人员进行操作。

操作步骤：

1、准备工作：

1.1开启试验仓1的箱门，将模拟岩土边坡3放置在试验仓1底部的第一过滤板26上，若干土压力传感器50、若干孔隙水压力计51、若干含水率传感器52的探测端均置入模拟岩土边坡3的内部并且间隔顺序排列，再调整模拟岩土边坡3的位置和形状至合适的试验状态后关闭箱门；

1.2在模拟岩土边坡3顶部对应位置的环形卡槽23内通过磁性连接吸附若干标记钉25，开启空气压缩机13并将三通阀17进行调整，使得供气总管道14与第一分管15连通，空气压缩机13输出的高压空气依次通过供气总管道14、第一分管15、第一空腔21进入到出水通孔22内，高压空气将标记钉25的头部与磁吸片24分离，标记钉25在自身重力以及高压空气的推动下垂直降落并卡入模拟岩土边坡3的表面，随即关闭空气压缩机13，此时完成模拟岩土边坡3的定位标记。

2、试验模拟：

向第一水箱9内注入大量水，调整三通阀17，使得供气总管道14与第一分管15连通，开启空气压缩机13，将高压空气通过第一分管15进入到第一空腔21内，开启第一阀门11将第一水箱9内的水排入第一空腔21内，高压空气将第一空腔21内的水沿出水通孔22排出，实现降雨模拟；开启风机46向试验仓1中鼓入不同温度和不同风向的模拟风，实现刮风模拟；控制第二液压杆48的升降，将加压座49加压至模拟岩土边坡3上，实现载荷模拟；通过控制第一震动电机44和第二震动电机45启闭和震动频率控制，进而实现单一震源、双震源在不同震动幅度下的模拟试验；

在试验过程中，模拟岩土边坡3的实时数据通过若干土压力传感器50、若干孔隙水压力计51、若干含水率传感器52以及若干摄影相机8传输至无线传输模块5，并通过无线传输模块5无线传递至操作终端，操作人员通过操作终端输出操作指令，进而实现智能化控制，减少人工操作带来的误差，降低人工成本。

3、试验恢复：

当试验结束后，回收标记钉25，调整三通阀17使得供气总管道14与第二分管16连通，开启空气压缩机13，将高压空气通过第二分管16、连接头18进入到排水槽28内，将排水槽28的残存水分吹出并将高压空气透过第一过滤板26鼓入至模拟岩土边坡3上，将模拟岩土边坡3中的水分清除，开启风机46向试验仓1内鼓入高温风，加速试验后模拟岩土边坡3的水分去除，再进行模拟岩土边坡3的形状、位置调整后可进行重复试验。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，其特征在于，包括：

试验仓(1)，所述试验仓(1)为透明箱体，并且所述试验仓(1)的顶部和底部均为敞口，所述试验仓(1)的内腔底部固接有底板机构，所述试验仓(1)的侧壁底端设有排水口(2)，所述底板机构上放置有模拟岩土边坡(3)；

多功能机构，所述多功能机构包括供风组件、加压组件、角度调节组件；所述角度调节组件与所述底板机构的底部铰接，所述角度调节组件用于调节底板机构的倾斜角度，所述供风组件用于向所述试验仓(1)的内部鼓入不同风速和风向的模拟风，所述加压组件用于对所述模拟岩土边坡(3)加入可调节的载荷；

供水机构，所述供水机构包括与所述底板机构连通的供水组件、供气组件、出水板组件，所述供水组件用于向所述出水板组件供水，所述供气组件用于向所述出水板组件供气，所述出水板组件设置在所述试验仓(1)的顶部敞口处，所述出水板组件的出水方向朝向所述试验仓(1)；

地震机构，所述地震机构包括底座组件和震动组件，所述底座组件的顶部与所述角度调节组件的底部通过弹簧(4)连接，所述震动组件用于向所述底座组件发出地震模拟震动；

监测机构，所述监测机构包括影像组件和数据传感组件，所述数据传感组件的感应端置于所述模拟岩土边坡(3)的内部，所述影像组件置于所述试验仓(1)的外侧，所述影像组件和所述数据传感组件均电连有无线传输模块(5)，所述无线传输模块(5)无线连接有操作终端。

2.根据权利要求1所述的模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，其特征在于：还包括安装框架(7)，所述安装框架(7)的底端固接在地面上，并且所述安装框架(7)罩设在所述试验仓(1)外，所述供水组件、所述供气组件、所述出水板组件均固接在所述安装框架(7)的顶部；

所述供水组件包括第一水箱(9)，所述第一水箱(9)固接在所述安装框架(7)的顶部，所述第一水箱(9)的底壁固接有出水管道(10)，所述第一水箱(9)通过所述出水管道(10)与所述出水板组件连通，所述出水管道(10)内设有第一阀门(11)，所述出水管道(10)安装有液体流量计(12)。

3.根据权利要求2所述的模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，其特征在于：所述供气组件包括空气压缩机(13)、供气总管道(14)、第一分管(15)、第二分管(16)，所述空气压缩机(13)固接在所述安装框架(7)顶部，所述空气压缩机(13)的出风口固接有所述供气总管道(14)，所述供气总管道(14)通过三通阀(17)分别与所述第一分管(15)和所述第二分管(16)连通，所述第一分管(15)的一端与所述出水板组件固接，所述第二分管(16)的一端可拆卸连接有连接头(18)，所述连接头(18)与所述底板机构可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，其特征在于：所述出水板组件包括集水板(19)和固接在所述集水板(19)底部的出水板(20)，所述集水板(19)内部设有第一空腔(21)，所述出水板(20)上开设有若干间隔顺序排列的出水通孔(22)，所述出水通孔(22)与所述第一空腔(21)相连通，所述出水管道(10)和所述第一分管(15)分别与所述第一空腔(21)连通；

所述出水板(20)远离所述集水板(19)的端面上开设有环形卡槽(23)，所述环形卡槽(23)与所述出水通孔(22)连通，所述环形卡槽(23)的侧壁上周向贴覆有磁吸片(24)，所述环形卡槽(23)内磁性连接有标记钉(25)，所述标记钉(25)的底部为尖头，所述标记钉(25)的尖头垂直设置并且朝向所述模拟岩土边坡(3)。

5.根据权利要求4所述的模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，其特征在于：所述底板机构包括第一过滤板(26)和底板(27)，所述底板(27)倾斜设置，所述第一过滤板(26)固接在所述试验仓(1)侧壁底部，所述模拟岩土边坡(3)置于所述第一过滤板(26)的顶部，所述第一过滤板(26)的网孔尺寸小于所述模拟岩土边坡(3)的土粒粒径；

所述底板(27)固接在所述第一过滤板(26)底部，所述底板(27)靠近所述第一过滤板(26)的端面上开设有排水槽(28)，所述底板(27)侧壁的低端开设有第一卡槽(29)，所述第一卡槽(29)内卡接有导流板(30)，所述导流板(30)的底部设有第二水箱(31)，所述导流板(30)用于将排水槽(28)内的水导流至所述第二水箱(31)内，所述第二水箱(31)的侧壁底部固接有回水管(33)，所述回水管(33)安装有水泵(34)，所述回水管(33)的一端与所述第一水箱(9)连通，所述第一水箱(9)和所述第二水箱(31)通过所述回水管(33)连通。

6.根据权利要求5所述的模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，其特征在于：所述第二水箱(31)内可拆卸连接有第二过滤板(32)，所述回水管(33)通过若干间隔顺序排列的卡接扣(35)与所述安装框架(7)可拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，其特征在于：所述角度调节组件包括第一平台(36)和设置在所述第一平台(36)顶面的两组调节件，两组所述调节件并排设置，所述调节件包括支撑杆(37)和第一液压杆(38)，两个所述支撑杆(37)靠近所述底板(27)的低端设置，两个所述支撑杆(37)的顶部与所述底板(27)铰接，两个所述支撑杆(37)的底部与所述第一平台(36)固接；所述第一液压杆(38)的两端分别与所述第一平台(36)和所述底板(27)铰接，两个所述第一液压杆(38)靠近所述底板(27)的高端，所述第一液压杆(38)倾斜设置。

8.根据权利要求7所述的模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，其特征在于：所述底座组件包括放置座(39)和设置在所述放置座(39)顶部的第二平台(40)，所述放置座(39)放置在地面上，所述第二平台(40)的底端四角处固接有连接杆(41)，所述放置座(39)的顶部固接有与所述连接杆(41)对应设置的四个连接座(42)，所述连接杆(41)和所述连接座(42)通过铆钉(43)轴接；所述第二平台(40)与所述第一平台(36)之间固接有若干所述弹簧(4)，若干所述弹簧(4)间隔顺序排列；

所述震动组件包括第一震动电机(44)和第二震动电机(45)，所述第一震动电机(44)和所述第二震动电机(45)均固接在所述放置座(39)的顶部，并且所述第一震动电机(44)和所述第二震动电机(45)的震动面均固接在所述第二平台(40)的底部，所述第一震动电机(44)和所述第二震动电机(45)均为双向震动电机。

9.根据权利要求8所述的模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，其特征在于：所述供风组件包括固接在所述试验仓(1)侧壁上的若干风机(46)，所述风机(46)与所述试验仓(1)内腔连通，所述风机(46)为冷暖风机；

所述加压组件包括固接在所述试验仓(1)内侧壁上的安装杆(47)，所述安装杆(47)的底部固接有第二液压杆(48)，所述第二液压杆(48)的活塞端固接有加压座(49)，所述加压座(49)位于所述模拟岩土边坡(3)的顶部。

10.根据权利要求9所述的模拟岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，其特征在于：所述影像组件包括若干间隔顺序排列的摄影相机(8)，若干所述摄影相机(8)分别设置在所述安装框架(7)的侧壁上和顶壁上，并且若干所述摄影相机(8)的摄像头朝向所述模拟岩土边坡(3)，若干所述摄影相机(8)与所述无线传输模块(5)电性连接；

所述数据传感组件包括若干土压力传感器(50)、若干孔隙水压力计(51)、若干含水率传感器(52)，若干所述土压力传感器(50)、若干所述孔隙水压力计(51)、若干所述含水率传感器(52)的探测端均伸入至所述模拟岩土边坡(3)的内部，若干所述土压力传感器(50)、若干所述孔隙水压力计(51)、若干所述含水率传感器(52)的传输端伸出所述试验仓(1)与所述无线传输模块(5)电性连接，若干所述土压力传感器(50)、若干所述孔隙水压力计(51)、若干所述含水率传感器(52)间隔顺序排列。

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