CN114878789B - 基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置，属于滑坡失稳技术领域，该基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置包括滑坡模拟组件和渗流模拟组件。受重力影响通过不饱和水层箱内空腔流向土质滑坡底部，也就是山区平缓地区地下水系，中期模拟土质滑坡地下水系的流向变化。当多余充水流量超过重力地下水下落排水时，多余充水通过不饱和水层箱空隙渗流到试样培土底部，多余充水的持续上渗，会造成地表土层物理结构变化，引发土质滑坡失稳，科研人员可针对地下水系渗流的变化对土质降雨型滑坡进行精确建模试验分析，针对性的对山区土质滑坡隐患点的排查和治理，保护人民生命和财产的安全。

Description

基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置

技术领域

本申请涉及滑坡失稳技术领域，具体而言，涉及基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置。

背景技术

土质滑坡是指斜坡上的土体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。降雨对滑坡的诱发作用是复杂的，笼统讲滑坡与降雨有关，是不够确切的。大气降水的一部分由地面排走，一部分入渗地下。入渗地下部分，一部分渗流流走，一部分储存在土体内，使土体内的地下水位逐步升高。当地下水位升高到一定高度时，土体就失去稳定性，而诱发成滑坡。山区村庄分布在公路沿线的两侧。对土质滑坡隐患点的排查和治理，关系着人民生命和财产的安全。

然而，山区土质滑坡区域的地下水层和地表土层结构复杂。地表土层分布存在着高低落差、崎岖不平等特点，会造成地表土层局部降雨水坝现象，造成局部土体失去稳定性，而诱发成滑坡。地下水层分布存在高低落差、蜿蜒曲折等特点，强降雨导致的地下水位抬升，会上渗到地表土层内，造成地下水流域内土地表土层变化的复杂性。现有的土质降雨型滑坡失稳试验装置一般只能对平顺地下水层和地表土层进行失稳试验模拟，对于复杂山区的强降雨土质滑坡失稳很难精确试验模拟。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置，液压调节土质滑坡的坡角；模拟高低落差、蜿蜒曲折的地下水层。

本申请是这样实现的：

本申请提供了一种基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置包括滑坡模拟组件和渗流模拟组件。

所述滑坡模拟组件包括模拟架、滑坡立柱、滑坡架、坡角液压缸和地下水层箱，所述滑坡立柱设置于所述模拟架上，所述滑坡架转动连接于所述滑坡立柱上，所述坡角液压缸缸身转动连接于所述模拟架上，所述坡角液压缸活塞杆一端转动连接于所述滑坡架上，所述地下水层箱均匀的设置于所述滑坡架，所述渗流模拟组件包括含水海绵、承压液压缸、不饱和水层箱、渗水流管和试样培土，所述含水海绵均匀设置于所述地下水层箱内，所述承压液压缸缸身设置于所述滑坡架上，所述不饱和水层箱设置于所述承压液压缸活塞杆一端，所述不饱和水层箱贴合于所述含水海绵表面，所述渗水流管一端设置于所述不饱和水层箱上，所述渗水流管另一端连通于外部供水管路，所述渗水流管滑动贯穿于所述含水海绵内，所述渗水流管朝向所述含水海绵，所述试样培土搭接于所述不饱和水层箱上。

在本申请的一种实施例中，所述地下水层箱上均匀连通设置有活结套，所述承压液压缸活塞杆贯穿滑动于所述活结套内。

在本申请的一种实施例中，所述地下水层箱上均匀连通设置有水环套，所述渗水流管上均匀设置有封水活塞，所述封水活塞滑动贯穿于所述水环套内。

在本申请的一种实施例中，所述渗水流管上均匀开设有渗流孔，所述渗流孔朝向所述含水海绵。

在本申请的一种实施例中，所述渗水流管一端设置有渗流法兰，所述渗流法兰固定于所述不饱和水层箱上，所述渗水流管另一端连通设置有渗流接头，所述渗流接头连通于外部供水管路。

在本申请的一种实施例中，所述承压液压缸活塞杆一端设置有承压法兰，所述承压法兰固定于所述不饱和水层箱上。

在本申请的一种实施例中，所述不饱和水层箱内开设有含水腔，所述不饱和水层箱表面均匀开设有土基槽。

在本申请的一种实施例中，所述不饱和水层箱表面均匀开设有透水孔，所述透水孔分别朝向所述含水海绵和所述试样培土。

在本申请的一种实施例中，所述坡角液压缸缸身转动设置有第一转座，所述第一转座固定于所述模拟架上，所述坡角液压缸活塞杆一端转动设置有第二转座，所述第二转座固定于所述滑坡架上。

在本申请的一种实施例中，所述滑坡立柱下端设置有筋座，所述筋座固定于所述模拟架上。

在本申请的一种实施例中，所述的基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置还包括坡趾模拟组件和降雨模拟组件。

所述坡趾模拟组件包括卸土导轨、坡趾架、卸土液压缸、顶压液压缸、积水层箱、漫水层箱和承压培土，所述卸土导轨设置于所述模拟架上，所述坡趾架滑动于所述卸土导轨表面，所述卸土液压缸缸身设置于所述模拟架上，所述卸土液压缸活塞杆一端设置于所述坡趾架上，所述顶压液压缸缸身悬挂于所述坡趾架上，所述积水层箱搭接于所述顶压液压缸活塞杆一端，所述积水层箱连通于外部排水管路，所述漫水层箱设置于所述积水层箱上，所述承压培土搭接于所述漫水层箱上，所述降雨模拟组件包括降雨管架、调节液压缸、分布阀和分布喷嘴，所述降雨管架转动于所述滑坡架上，所述降雨管架连通于外部供水管路，所述调节液压缸转动连接于所述滑坡架上，所述调节液压缸活塞杆一端转动连接于所述降雨管架上，所述分布阀均匀连通设置于所述降雨管架上，所述分布喷嘴均匀连通设置于所述分布阀之间，所述分布喷嘴朝向所述试样培土和所述承压培土。

在本申请的一种实施例中，所述积水层箱上设置有限位挡板，所述限位挡板朝向所述承压培土，所述限位挡板上连通设置有排水接口，所述排水接口连通外部排水管路。

在本申请的一种实施例中，所述漫水层箱上设置有漫水孔分别朝向所述积水层箱和所述承压培土，所述顶压液压缸活塞杆一端设置有顶压法兰，所述顶压法兰固定于所述漫水层箱上。

在本申请的一种实施例中，所述卸土液压缸缸身设置有架座，所述架座固定于所述模拟架上，所述模拟架上开设有卸土槽，所述试样培土和所述承压培土朝向所述卸土槽内。

在本申请的一种实施例中，所述降雨管架上均匀连通设置有降雨接口，所述降雨接口连通于外部供水管路，所述分布阀之间连通设置有分布管，所述分布喷嘴连通设置于所述分布管上。

本申请的有益效果是：本申请通过上述设计得到的基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置，使用时，通过坡角液压缸控制滑坡架的整体翻转，模拟地表土层和地下水流域的整体坡角。根据所模拟试验的土质滑坡地下水系情况，选用合适规格的含水海绵并将其填充到地下水层箱内，模拟地下水系高低落差、蜿蜒曲折的变化，将不饱和水层箱贴合在含水海绵上，通过承压液压缸活塞杆一端对不饱和水层箱进行固定安装，实现对试样培土的支撑，试样培土堆叠夯实，模拟地表土层的高低落差、崎岖不平的变化。承压液压缸控制不饱和水层箱升降支撑的同时，不饱和水层箱下的渗水流管均匀滑动贯穿于含水海绵内。当需要模拟强降雨导致的土质滑坡地下水位抬升渗流过程时，渗水流管一端连通外部供水管路对含水海绵进行快速充水，含水海绵充水膨胀后相互贴合，形成一个完整的土质滑坡地下水系，初期模拟土质滑坡地下水系情况。含水海绵富水后，多余充水渗流到不饱和水层箱内，不饱和水层箱相当于地表土层和地下水层之间的中间层，受重力影响通过不饱和水层箱内空腔流向土质滑坡底部，也就是山区平缓地区地下水系，中期模拟土质滑坡地下水系的流向变化。当多余充水流量超过重力地下水下落排水时，多余充水通过不饱和水层箱空隙渗流到试样培土底部，多余充水的持续上渗，会造成地表土层物理结构变化，引发土质滑坡失稳，科研人员可针对地下水系渗流的变化对土质降雨型滑坡进行精确建模试验分析，针对性的对山区土质滑坡隐患点的排查和治理，保护人民生命和财产的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本申请实施方式提供的基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置立体结构示意图；

图2为本申请实施方式提供的滑坡模拟组件立体结构示意图；

图3为本申请实施方式提供的渗流模拟组件立体结构示意图；

图4为本申请实施方式提供的渗流模拟组件局部立体结构示意图；

图5为本申请实施方式提供的坡趾模拟组件立体结构示意图；

图6为本申请实施方式提供的坡趾模拟组件局部立体结构示意图；

图7为本申请实施方式提供的降雨模拟组件立体结构示意图。

图中：100-滑坡模拟组件；110-模拟架；111-卸土槽；120-滑坡立柱；121-筋座；130-滑坡架；140-坡角液压缸；141-第一转座；142-第二转座；150-地下水层箱；151-活结套；152-水环套；300-渗流模拟组件；310-含水海绵；320-承压液压缸；321-承压法兰；330-不饱和水层箱；331-含水腔；332-土基槽；333-透水孔；340-渗水流管；341-封水活塞；342-渗流孔；343-渗流法兰；344-渗流接头；350-试样培土；500-坡趾模拟组件；510-卸土导轨；520-坡趾架；530-卸土液压缸；531-架座；540-顶压液压缸；541-顶压法兰；550-积水层箱；551-限位挡板；552-排水接口；560-漫水层箱；561-漫水孔；570-承压培土；700-降雨模拟组件；710-降雨管架；711-降雨接口；720-调节液压缸；730-分布阀；731-分布管；740-分布喷嘴。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

实施例

如图1-图7所示，根据本申请实施例的基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置包括滑坡模拟组件100、渗流模拟组件300、坡趾模拟组件500和降雨模拟组件700。渗流模拟组件300安装在滑坡模拟组件100上，坡趾模拟组件500安装在滑坡模拟组件100上，降雨模拟组件700安装在滑坡模拟组件100。滑坡模拟组件100调节土质滑坡的坡角；渗流模拟组件300模拟高低落差、蜿蜒曲折的地下水层；坡趾模拟组件500模拟承接土质滑坡的坡趾或湖泊水系；降雨模拟组件700模拟滑坡降雨区域和降雨方向。

如图2-图7所示，山区土质滑坡区域的地下水层和地表土层结构复杂。地表土层分布存在着高低落差、崎岖不平等特点，会造成地表土层局部降雨水坝现象，造成局部土体失去稳定性，而诱发成滑坡。地下水层分布存在高低落差、蜿蜒曲折等特点，强降雨导致的地下水位抬升，会上渗到地表土层内，造成地下水流域内土地表土层变化的复杂性。现有的土质降雨型滑坡失稳试验装置一般只能对平顺地下水层和地表土层进行失稳试验模拟，对于复杂山区的强降雨土质滑坡失稳很难精确试验模拟。

滑坡模拟组件100包括模拟架110、滑坡立柱120、滑坡架130、坡角液压缸140和地下水层箱150。滑坡立柱120设置于模拟架110上，滑坡立柱120下端设置有筋座121，筋座121与滑坡立柱120焊接，筋座121固定于模拟架110上，筋座121与模拟架110螺接。滑坡架130转动连接于滑坡立柱120上，具体的滑坡架130与滑坡立柱120轴承连接。坡角液压缸140缸身转动连接于模拟架110上，坡角液压缸140缸身转动设置有第一转座141，坡角液压缸140与第一转座141销轴连接。第一转座141固定于模拟架110上，第一转座141与模拟架110螺接。坡角液压缸140活塞杆一端转动连接于滑坡架130上，坡角液压缸140活塞杆一端转动设置有第二转座142，坡角液压缸140与第二转座142销轴连接，第二转座142固定于滑坡架130上，第二转座142与滑坡架130螺接。

其中，地下水层箱150均匀的设置于滑坡架130，地下水层箱150与滑坡架130螺接，对模拟地下水系进行支撑。

渗流模拟组件300包括含水海绵310、承压液压缸320、不饱和水层箱330、渗水流管340和试样培土350。含水海绵310均匀设置于地下水层箱150内，具体的含水海绵310可配置多个层高进行选配。承压液压缸320缸身设置于滑坡架130上，承压液压缸320与滑坡架130螺接。不饱和水层箱330设置于承压液压缸320活塞杆一端，承压液压缸320活塞杆一端设置有承压法兰321，承压法兰321与承压液压缸320螺接。承压法兰321固定于不饱和水层箱330上，承压法兰321与不饱和水层箱330螺接。不饱和水层箱330贴合于含水海绵310表面。渗水流管340一端设置于不饱和水层箱330上，渗水流管340一端设置有渗流法兰343，渗水流管340与渗流法兰343焊接。渗流法兰343固定于不饱和水层箱330上，渗流法兰343与不饱和水层箱330螺接。

其中，渗水流管340另一端连通于外部供水管路，渗水流管340另一端连通设置有渗流接头344，渗流接头344连通于外部供水管路，方便管路的快速连接。渗水流管340滑动贯穿于含水海绵310内，渗水流管340朝向含水海绵310，渗水流管340上均匀开设有渗流孔342，渗流孔342朝向含水海绵310，对含水海绵310快速冲水。地下水层箱150上均匀连通设置有活结套151，具体的活结套151与地下水层箱150密封垫密封通过螺栓连接，承压液压缸320活塞杆贯穿滑动于活结套151内，实现承压液压缸320的传动密封。试样培土350搭接于不饱和水层箱330上，不饱和水层箱330表面均匀开设有土基槽332，方便试样培土350的附着。不饱和水层箱330内开设有含水腔331，不饱和水层箱330表面均匀开设有透水孔333，透水孔333分别朝向含水海绵310和试样培土350。

其中，地下水层箱150上均匀连通设置有水环套152，具体的水环套152与地下水层箱150密封垫密封，通过螺栓连接。渗水流管340上均匀设置有封水活塞341，封水活塞341与渗水流管340焊接，封水活塞341滑动贯穿于水环套152内，实现渗水流管340的滑动密封。

通过坡角液压缸140控制滑坡架130的整体翻转，模拟地表土层和地下水流域的整体坡角。根据所模拟试验的土质滑坡地下水系情况，选用合适规格的含水海绵310并将其填充到地下水层箱150内，模拟地下水系高低落差、蜿蜒曲折的变化，将不饱和水层箱330贴合在含水海绵310上，通过承压液压缸320活塞杆一端对不饱和水层箱330进行固定安装，实现对试样培土350的支撑，试样培土350堆叠夯实，模拟地表土层的高低落差、崎岖不平的变化。承压液压缸320控制不饱和水层箱330升降支撑的同时，不饱和水层箱330下的渗水流管340均匀滑动贯穿于含水海绵310内。当需要模拟强降雨导致的土质滑坡地下水位抬升渗流过程时，渗水流管340一端连通外部供水管路对含水海绵310进行快速充水，含水海绵310充水膨胀后相互贴合，形成一个完整的土质滑坡地下水系，初期模拟土质滑坡地下水系情况。含水海绵310富水后，多余充水渗流到不饱和水层箱330内，不饱和水层箱330相当于地表土层和地下水层之间的中间层，受重力影响通过不饱和水层箱330内空腔流向土质滑坡底部，也就是山区平缓地区地下水系，中期模拟土质滑坡地下水系的流向变化。当多余充水流量超过重力地下水下落排水时，多余充水通过不饱和水层箱330空隙渗流到试样培土350底部，多余充水的持续上渗，会造成地表土层物理结构变化，引发土质滑坡失稳，科研人员可针对地下水系渗流的变化对土质降雨型滑坡进行精确建模试验分析，针对性的对山区土质滑坡隐患点的排查和治理，保护人民生命和财产的安全。

坡趾模拟组件500包括卸土导轨510、坡趾架520、卸土液压缸530、顶压液压缸540、积水层箱550、漫水层箱560和承压培土570。卸土导轨510设置于模拟架110上，卸土导轨510与模拟架110螺接。坡趾架520滑动于卸土导轨510表面，坡趾架520通过导轨滑块滑动于卸土导轨510。卸土液压缸530缸身设置于模拟架110上，卸土液压缸530缸身设置有架座531，架座531固定于模拟架110上，架座531分别与卸土液压缸530和模拟架110螺接。卸土液压缸530活塞杆一端设置于坡趾架520上，卸土液压缸530与坡趾架520螺接。顶压液压缸540缸身悬挂于坡趾架520上，顶压液压缸540与坡趾架520螺接。积水层箱550搭接于顶压液压缸540活塞杆一端，顶压液压缸540活塞杆一端设置有顶压法兰541，顶压法兰541固定于漫水层箱560上，顶压法兰541分别与顶压液压缸540和漫水层箱560螺接。

其中，积水层箱550连通于外部排水管路，积水层箱550上设置有限位挡板551，限位挡板551与积水层箱550螺接。限位挡板551上连通设置有排水接口552，排水接口552与限位挡板551焊接。排水接口552连通外部排水管路，漫水层箱560设置于积水层箱550上，漫水层箱560与积水层箱550贴合。承压培土570搭接于漫水层箱560上，限位挡板551朝向承压培土570，对承压培土570进行支撑。漫水层箱560上设置有漫水孔561分别朝向积水层箱550和承压培土570。模拟架110上开设有卸土槽111，试样培土350和承压培土570朝向卸土槽111内，方便土质滑坡的卸土。

滑坡根部坡趾处的承压培土570承接土质滑坡和平缓土质区域，构成对土质滑坡地表土壤和地下水系支撑。根据试验装置土质滑坡底位置和高度，通过卸土液压缸530控制漫水层箱560靠近土质滑坡含水海绵310，通过顶压液压缸540控制漫水层箱560升降对含水海绵310和不饱和水层箱330进行地下水系承接，完成整个土质滑坡地下水系的构建。通过承压培土570的堆叠夯实完成对土质滑坡地表土层的承接。积水层箱550对渗流试验产生的积水进行回收和对外排出，模拟山区平缓地区对土质滑坡地下水渗流的吸收，当渗流试验产生的积水大于对外排出时，积水层箱550内地下水系会渗流进入漫水层箱560，通过漫水层箱560上的孔对承压培土570进行渗流，会造成坡趾处地表土层物理结构变化，减少对土质滑坡地表土层的支撑，引发土质滑坡失稳。漫水层箱560继续对承压培土570进行渗流，地下水漫灌地表土层会形成湖泊河道等地表水系，加速土质滑坡地表土层的物理变化，模拟土质滑坡底部地表水系对土质滑坡失稳的影响，提供更精确更复杂的滑坡失稳模拟，针对性的对山区土质滑坡隐患点的排查和治理，保护人民生命和财产的安全。

降雨模拟组件700包括降雨管架710、调节液压缸720、分布阀730和分布喷嘴740。降雨管架710转动于滑坡架130上，降雨管架710与滑坡架130轴承连接。降雨管架710连通于外部供水管路，降雨管架710上均匀连通设置有降雨接口711，降雨接口711与降雨管架710螺纹密封连接。降雨接口711连通于外部供水管路。调节液压缸720转动连接于滑坡架130上，调节液压缸720与滑坡架130销轴连接。调节液压缸720活塞杆一端转动连接于降雨管架710上，调节液压缸720与降雨管架710销轴连接。分布阀730均匀连通设置于降雨管架710上，分布阀730与降雨管架710焊接。分布喷嘴740均匀连通设置于分布阀730之间，分布阀730之间连通设置有分布管731，分布管731与分布阀730焊接。分布喷嘴740连通设置于分布管731上，分布喷嘴740与分布管731螺纹连接密封。分布喷嘴740朝向试样培土350和承压培土570，模拟自然降雨。

山区的降雨受坡面角度和风力大小，降雨方向复杂多变，降雨部分集中。通过调节液压缸720控制降雨管架710的翻转角度，模拟自然环境下，土质滑坡表面的降雨方向，通过分布阀730和分布喷嘴740控制土质滑坡表面的降雨分布。配合上述对试样培土350和承压培土570堆叠夯实，模拟自然环境下，由于土质滑坡地表土层分布存在着高低落差、崎岖不平等特点，强降雨形成的地表水系。继续控制降雨的强度，模拟观察地表土层局部降雨水坝现象，分析研究局部土体失去稳定性诱发的滑坡的问题。配合山区的水利设施改造，针对性的对山区土质滑坡隐患点的排查和治理，保护人民生命和财产的安全。同时配合上述土质滑坡地下水系的渗流现象，模拟多种复杂作用下土质滑坡失稳的现象，提供更精确更复杂的滑坡失稳模拟数据。

具体的，该基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置的工作原理：通过坡角液压缸140控制滑坡架130的整体翻转，模拟地表土层和地下水流域的整体坡角。根据所模拟试验的土质滑坡地下水系情况，选用合适规格的含水海绵310并将其填充到地下水层箱150内，模拟地下水系高低落差、蜿蜒曲折的变化，将不饱和水层箱330贴合在含水海绵310上，通过承压液压缸320活塞杆一端对不饱和水层箱330进行固定安装，实现对试样培土350的支撑，试样培土350堆叠夯实，模拟地表土层的高低落差、崎岖不平的变化。承压液压缸320控制不饱和水层箱330升降支撑的同时，不饱和水层箱330下的渗水流管340均匀滑动贯穿于含水海绵310内。当需要模拟强降雨导致的土质滑坡地下水位抬升渗流过程时，渗水流管340一端连通外部供水管路对含水海绵310进行快速充水，含水海绵310充水膨胀后相互贴合，形成一个完整的土质滑坡地下水系，初期模拟土质滑坡地下水系情况。含水海绵310富水后，多余充水渗流到不饱和水层箱330内，不饱和水层箱330相当于地表土层和地下水层之间的中间层，受重力影响通过不饱和水层箱330内空腔流向土质滑坡底部，也就是山区平缓地区地下水系，中期模拟土质滑坡地下水系的流向变化。当多余充水流量超过重力地下水下落排水时，多余充水通过不饱和水层箱330空隙渗流到试样培土350底部，多余充水的持续上渗，会造成地表土层物理结构变化，引发土质滑坡失稳，科研人员可针对地下水系渗流的变化对土质降雨型滑坡进行精确建模试验分析，针对性的对山区土质滑坡隐患点的排查和治理，保护人民生命和财产的安全。

进一步，滑坡根部坡趾处的承压培土570承接土质滑坡和平缓土质区域，构成对土质滑坡地表土壤和地下水系支撑。根据试验装置土质滑坡底位置和高度，通过卸土液压缸530控制漫水层箱560靠近土质滑坡含水海绵310，通过顶压液压缸540控制漫水层箱560升降对含水海绵310和不饱和水层箱330进行地下水系承接，完成整个土质滑坡地下水系的构建。通过承压培土570的堆叠夯实完成对土质滑坡地表土层的承接。积水层箱550对渗流试验产生的积水进行回收和对外排出，模拟山区平缓地区对土质滑坡地下水渗流的吸收，当渗流试验产生的积水大于对外排出时，积水层箱550内地下水系会渗流进入漫水层箱560，通过漫水层箱560上的孔对承压培土570进行渗流，会造成坡趾处地表土层物理结构变化，减少对土质滑坡地表土层的支撑，引发土质滑坡失稳。漫水层箱560继续对承压培土570进行渗流，地下水漫灌地表土层会形成湖泊河道等地表水系，加速土质滑坡地表土层的物理变化，模拟土质滑坡底部地表水系对土质滑坡失稳的影响，提供更精确更复杂的滑坡失稳模拟，针对性的对山区土质滑坡隐患点的排查和治理，保护人民生命和财产的安全。

另外，山区的降雨受坡面角度和风力大小，降雨方向复杂多变，降雨部分集中。通过调节液压缸720控制降雨管架710的翻转角度，模拟自然环境下，土质滑坡表面的降雨方向，通过分布阀730和分布喷嘴740控制土质滑坡表面的降雨分布。配合上述对试样培土350和承压培土570堆叠夯实，模拟自然环境下，由于土质滑坡地表土层分布存在着高低落差、崎岖不平等特点，强降雨形成的地表水系。继续控制降雨的强度，模拟观察地表土层局部降雨水坝现象，分析研究局部土体失去稳定性诱发的滑坡的问题。配合山区的水利设施改造，针对性的对山区土质滑坡隐患点的排查和治理，保护人民生命和财产的安全。同时配合上述土质滑坡地下水系的渗流现象，模拟多种复杂作用下土质滑坡失稳的现象，提供更精确更复杂的滑坡失稳模拟数据。

需要说明的是，坡角液压缸140、承压液压缸320、卸土液压缸530、顶压液压缸540、调节液压缸720和分布阀730具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

坡角液压缸140、承压液压缸320、卸土液压缸530、顶压液压缸540、调节液压缸720和分布阀730的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (10)

1.基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置，其特征在于，包括

滑坡模拟组件（100），所述滑坡模拟组件（100）包括模拟架（110）、滑坡立柱（120）、滑坡架（130）、坡角液压缸（140）和地下水层箱（150），所述滑坡立柱（120）设置于所述模拟架（110）上，所述滑坡架（130）转动连接于所述滑坡立柱（120）上，所述坡角液压缸（140）缸身转动连接于所述模拟架（110）上，所述坡角液压缸（140）活塞杆一端转动连接于所述滑坡架（130）上，所述地下水层箱（150）均匀的设置于所述滑坡架（130）；

渗流模拟组件（300），所述渗流模拟组件（300）包括含水海绵（310）、承压液压缸（320）、不饱和水层箱（330）、渗水流管（340）和试样培土（350），所述含水海绵（310）均匀设置于所述地下水层箱（150）内，所述承压液压缸（320）缸身设置于所述滑坡架（130）上，所述不饱和水层箱（330）设置于所述承压液压缸（320）活塞杆一端，所述不饱和水层箱（330）贴合于所述含水海绵（310）表面，所述渗水流管（340）一端设置于所述不饱和水层箱（330）上，所述渗水流管（340）另一端连通于外部供水管路，所述渗水流管（340）滑动贯穿于所述含水海绵（310）内，所述渗水流管（340）朝向所述含水海绵（310），所述试样培土（350）搭接于所述不饱和水层箱（330）上；

坡趾模拟组件（500），所述坡趾模拟组件（500）包括卸土导轨（510）、坡趾架（520）、卸土液压缸（530）、顶压液压缸（540）、积水层箱（550）、漫水层箱（560）和承压培土（570），所述卸土导轨（510）设置于所述模拟架（110）上，所述坡趾架（520）滑动于所述卸土导轨（510）表面，所述卸土液压缸（530）缸身设置于所述模拟架（110）上，所述卸土液压缸（530）活塞杆一端设置于所述坡趾架（520）上，所述顶压液压缸（540）缸身悬挂于所述坡趾架（520）上，所述积水层箱（550）搭接于所述顶压液压缸（540）活塞杆一端，所述积水层箱（550）连通于外部排水管路，所述漫水层箱（560）设置于所述积水层箱（550）上，所述承压培土（570）搭接于所述漫水层箱（560）上；

降雨模拟组件（700），所述降雨模拟组件（700）包括降雨管架（710）、调节液压缸（720）、分布阀（730）和分布喷嘴（740），所述降雨管架（710）转动于所述滑坡架（130）上，所述降雨管架（710）连通于外部供水管路，所述调节液压缸（720）转动连接于所述滑坡架（130）上，所述调节液压缸（720）活塞杆一端转动连接于所述降雨管架（710）上，所述分布阀（730）均匀连通设置于所述降雨管架（710）上，所述分布喷嘴（740）均匀连通设置于所述分布阀（730）之间，所述分布喷嘴（740）朝向所述试样培土（350）和所述承压培土（570）。

2.根据权利要求1所述的基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置，其特征在于，所述地下水层箱（150）上均匀连通设置有活结套（151），所述承压液压缸（320）活塞杆贯穿滑动于所述活结套（151）内。

3.根据权利要求1所述的基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置，其特征在于，所述地下水层箱（150）上均匀连通设置有水环套（152），所述渗水流管（340）上均匀设置有封水活塞（341），所述封水活塞（341）滑动贯穿于所述水环套（152）内。

4.根据权利要求1所述的基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置，其特征在于，所述渗水流管（340）上均匀开设有渗流孔（342），所述渗流孔（342）朝向所述含水海绵（310）。

5.根据权利要求1所述的基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置，其特征在于，所述渗水流管（340）一端设置有渗流法兰（343），所述渗流法兰（343）固定于所述不饱和水层箱（330）上，所述渗水流管（340）另一端连通设置有渗流接头（344），所述渗流接头（344）连通于外部供水管路。

6.根据权利要求1所述的基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置，其特征在于，所述承压液压缸（320）活塞杆一端设置有承压法兰（321），所述承压法兰（321）固定于所述不饱和水层箱（330）上。

7.根据权利要求1所述的基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置，其特征在于，所述不饱和水层箱（330）内开设有含水腔（331），所述不饱和水层箱（330）表面均匀开设有土基槽（332）。

8.根据权利要求1所述的基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置，其特征在于，所述不饱和水层箱（330）表面均匀开设有透水孔（333），所述透水孔（333）分别朝向所述含水海绵（310）和所述试样培土（350）。

9.根据权利要求1所述的基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置，其特征在于，所述坡角液压缸（140）缸身转动设置有第一转座（141），所述第一转座（141）固定于所述模拟架（110）上，所述坡角液压缸（140）活塞杆一端转动设置有第二转座（142），所述第二转座（142）固定于所述滑坡架（130）上。

10.根据权利要求1所述的基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置，其特征在于，所述滑坡立柱（120）下端设置有筋座（121），所述筋座（121）固定于所述模拟架（110）上。

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