CN206670883U - 一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统，包括振动台、安装在振动台上的微型桩滑坡试验模型和对比滑坡试验模型，以及监控终端；对比滑坡试验模型由第一模型箱、第一边坡模型和第一测量模块构成；微型桩滑坡试验模型由第二模型箱、第二边坡模型、多根模拟微型桩和第二测量模块构成；第一测量模块和第二测量模块均与监控终端相接，第一模型箱和第二模型箱的结构尺寸均相同，第一边坡模型和第二边坡模型为结构尺寸相同的素土边坡模型。本实用新型能快速对微型桩群与滑坡地震试验的相互作用进行有效模拟，根据测量结果能够分析得出微型桩群与滑坡地震的相互作用特征，阐明地震滑坡中微型桩群的承载机理和破坏模式。

Description

一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统

技术领域

本实用新型属于边坡稳定性试验技术领域，具体涉及一种能对微型桩群与滑坡地震试验的相互作用进行有效模拟的振动载荷作用下边坡稳定性试验系统。

背景技术

地震时边坡容易产生滑坡，在滑坡防治工程中有多种加固坡体的方法，微型桩群的设置可以有效提高边坡在地震时的稳定性，但是由于微型桩在滑坡防治工程中的应用历史比较短，很多有关微型桩的承载机理和破坏模式缺乏相关数据，以致无法形成一套成熟的计算理论和设计方法，很大程度上影响了微型桩在滑坡防治工程中的应用和推广。试验是获取数据的最好方法之一，但是，目前缺少一种测量结果准确、试验成本低、时间短、操作方便，数据采集简便、快速且能够有效反映微型桩群与滑坡地震相互作用特征的试验系统。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统，该试验系统的测量结果准确、试验成本低、时间短、操作方便，数据采集简便、快速并且能对微型桩群与滑坡地震试验的相互作用进行有效模拟，根据该试验系统的测量结果能够分析得出微型桩群与滑坡地震的相互作用特征，阐明地震滑坡中微型桩群的承载机理和破坏模式，为微型桩的计算理论和设计方法提供科学依据，从而推广微型桩在滑坡防治工程中的应用。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统,其特征在于：包括振动台、安装在所述振动台上的微型桩滑坡试验模型和对比滑坡试验模型，以及用于监测所述微型桩滑坡试验模型和对比滑坡试验模型两者试验数据的监控终端；所述对比滑坡试验模型由安装在第一型钢支架内的第一模型箱、位于第一模型箱内的第一边坡模型、以及用于测量第一边坡模型在振动载荷作用下变化情况的第一测量模块构成；所述微型桩滑坡试验模型由安装在第二型钢支架内的第二模型箱、位于第二模型箱内的第二边坡模型、设置在第二边坡模型上的多根模拟微型桩、以及用于测量第二边坡模型和模拟微型桩在振动载荷作用下变化情况的第二测量模块构成；所述第一测量模块和所述第二测量模块均与监控终端相接；所述第一模型箱和第二模型箱的结构和尺寸均相同，所述第一边坡模型和第二边坡模型为结构尺寸均相同的素土边坡模型，所述素土边坡模型由基体部分和位于基体部分上且为二级阶梯结构的滑体部分组成，所述滑体部分与基体部分的接触面为弧形滑面，所述滑体部分上设有斜坡平台；所述第二边坡模型由第二边坡基体部分、第二边坡滑体部分和第二边坡斜坡平台构成，所述模拟微型桩安装在所述第二边坡斜坡平台上，并且所述模拟微型桩穿过第二边坡滑体部分伸入至第二边坡基体部分，相邻两根所述模拟微型桩的顶端通过连系梁连接。

上述的一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统,其特征在于：所述第二模型箱包括布设在所述第二边坡模型底部的第二模型箱底板、分别设置在第二边坡模型左右两侧的第二模型箱左挡板和第二模型箱右挡板、以及分别设置在所述第二边坡模型前后两侧的第二模型箱前挡板和第二模型箱后挡板，所述第二模型箱左挡板和第二模型箱右挡板呈左右对称布设，所述第二模型箱前挡板的高度低于第二模型箱后挡板的高度，所述第二模型箱左挡板和第二模型箱右挡板为直角梯形板，所述第二模型箱左挡板的下半部分和第二模型箱右挡板的下半部分均为矩形板，两个所述直角梯形板的斜边腰之间可拆卸安装有多个第二模型箱横杆。

上述的一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统,其特征在于：所述第一测量模块包括对比滑坡加速度传感器、对比滑坡压力盒和对比滑坡位移计；所述第二测量模块包括微型桩滑坡加速度传感器、微型桩滑坡压力盒、微型桩滑坡位移计、微型桩压力盒、微型桩位移计和电阻应变片；对比滑坡加速度传感器、对比滑坡压力盒和对比滑坡位移计在第一边坡模型中的布置位置与微型桩滑坡加速度传感器、微型桩滑坡压力盒和微型桩滑坡位移计在第二边坡模型中的布置位置均一一对应。

上述的一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统,其特征在于：所述微型桩压力盒的数量为多个，多个所述微型桩压力盒成对埋置在模拟微型桩两侧；所述微型桩位移计的数量为多个，多个所述微型桩位移计布设在模拟微型桩的顶部和中部；所述电阻应变片的数量为多个，多个所述电阻应变片成对粘贴在模拟微型桩的两侧表面上。

上述的一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统,其特征在于：所述对比滑坡位移计、微型桩滑坡位移计和微型桩位移计均为型号相同的电阻式位移计。

上述的一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统,其特征在于：所述对比滑坡压力盒、微型桩滑坡压力盒和微型桩压力盒均为型号相同的微型硅胶触感压力盒。

上述的一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统,其特征在于：所述监控终端包括动态应变测量仪和计算机，所述计算机通过以太网与动态应变测量仪相连。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型的所述对比滑坡试验模型和微型桩滑坡试验模型在相同工况下进行对比试验，其中，所述对比滑坡试验模型能够模拟了地震作用下未被加固的边坡产生滑坡的过程，所述微型桩滑坡试验模型能够模拟地震作用下被微型桩群加固的边坡产生滑坡的过程，监控终端对试验全过程进行数据采集与实时显示，所述数据能有效地反映出微型桩群与滑坡地震试验的相互作用，为微型桩的承载机理和破坏模式提供相关数据，完善微型桩的计算理论和设计方法，推广微型桩在边坡稳固中的应用。

2、本实用新型所述的对比滑坡试验模型和微型桩滑坡试验模型同时进行试验，缩短了试验时间、节约了试验用电、提高了试验数据的准确性。

3、本实用新型设置的对比滑坡试验模型和微型桩滑坡试验模型，设计合理，布设方便。

4、本实用新型的第一测量模块和第二测量模块均与监控终端相接，具有操作简便，精度高、快速而有效的优点。

综上所述，本实用新型该试验系统的测量结果准确、试验成本低、时间短、操作方便，数据采集简便、快速并且能对微型桩群与滑坡地震试验的相互作用进行有效模拟，根据该试验系统的测量结果能够分析得出微型桩群与滑坡地震的相互作用特征，阐明地震滑坡中微型桩群的承载机理和破坏模式。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型微型桩滑坡试验模型的结构示意图。

图3为本实用新型模拟微型桩在第二边坡斜坡平台上的分布图。

图4为本实用新型第一测量模块在对比滑坡试验模型中的位置示意图。

图5为本实用新型第二测量模块在微型桩滑坡试验模型中的位置示意图。

图6为本实用新型微型桩、电阻应变片和微型桩压力盒的位置关系示意图。

图7为本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明:

1—振动台； 2—第一型钢支架； 3—第一模型箱；

4—第一边坡模型； 5—第二型钢支架； 6—第二模型箱；

7—第二边坡模型； 8—连系梁； 9—模拟微型桩；

10-对比滑坡加速度传感器； 11—对比滑坡压力盒；

12—对比滑坡位移计； 13—微型桩滑坡加速度传感器；

14-微型桩滑坡压力盒； 15—微型桩滑坡位移计；

16—微型桩压力盒； 17—微型桩位移计；

18—电阻应变片； 19—动态应变测量仪；

20—计算机； 6-1—第二模型箱底板；

6-2—第二模型箱前挡板； 6-3—第二模型箱左挡板；

6-4—第二模型箱后挡板； 6-5—第二模型箱右挡板；

6-6—第二模型箱横杆； 7-1—第二边坡基体部分；

7-2—第二边坡滑体部分； 7-3—第二边坡斜坡平台。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统,包括振动台1、安装在所述振动台1上的微型桩滑坡试验模型和对比滑坡试验模型，以及用于监测所述微型桩滑坡试验模型和对比滑坡试验模型两者试验数据的监控终端；所述对比滑坡试验模型由安装在第一型钢支架2内的第一模型箱3、位于第一模型箱3内的第一边坡模型4、以及用于测量第一边坡模型4在振动载荷作用下变化情况的第一测量模块构成；所述微型桩滑坡试验模型由安装在第二型钢支架5内的第二模型箱6、位于第二模型箱6内的第二边坡模型7、设置在第二边坡模型7上的多根模拟微型桩9、以及用于测量第二边坡模型7和模拟微型桩9在振动载荷作用下变化情况的第二测量模块构成；所述第一测量模块和所述第二测量模块均与监控终端相接；所述第一模型箱3和第二模型箱6的结构和尺寸均相同。

本实施例中，所述振动台1能模拟汶川波、EL Centro波以及不同频率的正弦波。所述第一型钢支架2和第二型钢支架5的结构和尺寸均相同，所述第一模型箱3和第二模型箱6的结构和尺寸均相同，所述第二边坡模型7除设置有多根模拟微型桩9以及用于测量模拟微型桩9在振动载荷作用下变化情况的微型桩传感器外，其余均与第一边坡模型4均相同，相同模型的设置有效的提高了试验的准确性和对比性。所述第一型钢支架2和第二型钢支架5均由方钢焊接而成且通过螺纹安装在振动台1上，分别保证了第一模型箱3和第二模型箱6强度要求，而且方钢属于常见材料，易于取材，经济性好。

如图1、图2、图4和图5所示，所述第一边坡模型4和第二边坡模型7为结构尺寸均相同的素土边坡模型，所述素土边坡模型由基体部分和位于基体部分上且为二级阶梯结构的滑体部分组成，所述滑体部分与基体部分的接触面为弧形滑面，所述滑体部分上设有斜坡平台；所述第二边坡模型7由第二边坡基体部分7-1、第二边坡滑体部分7-2和第二边坡斜坡平台7-3构成，所述模拟微型桩9安装在所述第二边坡斜坡平台7-3上，并且所述模拟微型桩9穿过第二边坡滑体部分7-2伸入至第二边坡基体部分7-1，相邻两根所述模拟微型桩9的顶端通过连系梁8连接。本实施例中，为了更加真实的模拟滑坡，本实用新型中，滑面设置为弧形使对比滑坡模型和微型桩滑坡试验模型更容易发生滑坡，具体实施时，所述弧形滑面材料为双层聚乙烯塑料薄膜，目的在于减小基体部分和滑体部分之间的摩擦力。所述模拟微型桩9的材料为铝管，桩长0.9m，外径30mm，壁厚2mm。所述模拟微型桩9三排布置，每排间距为130mm，各排中桩间距为250mm，呈梅花形交叉布置，在第二边坡模型7的第二边坡斜坡平台7-3上的布设平面图如图3所示。相邻两根模拟微型桩9的顶端固定连接有连系梁8，用于将各根模拟微型桩9固定连接在一起，模拟真实的微型桩群受力情况。

如图2所示，所述第二模型箱6包括布设在所述第二边坡模型7底部的第二模型箱底板6-1、分别支立在第二边坡模型7左右两侧的第二模型箱左挡板6-3和第二模型箱右挡板6-5、以及分别支立在所述第二边坡模型7前后两侧的第二模型箱前挡板6-2和第二模型箱后挡板6-4，所述第二模型箱左挡板6-3和第二模型箱右挡板6-5呈左右对称布设，所述第二模型箱前挡板6-2的高度低于第二模型箱后挡板6-4的高度，所述第二模型箱左挡板6-3和第二模型箱右挡板6-5为直角梯形板，所述第二模型箱左挡板6-3的下半部分和第二模型箱右挡板6-5的下半部分均为矩形板，两个所述直角梯形板的斜边腰之间可拆卸安装有多个第二模型箱横杆6-6。

本实施例中，所述第二模型箱6的第二模型箱左挡板6-3和第二模型箱右挡板6-5的材质均为钢化玻璃板，钢化玻璃板既可以便于观察滑坡模型内部在试验过程中的变化情况，所述箱体的第二模型箱前挡板6-2、第二模型箱后挡板6-4和第二模型箱底板6-1均为矩形钢板，钢板保证第二模型箱6的强度且保证可以长时间重复使用，使用寿命长，总体经济性较高。

本实施例中，如图4、图5和图6所示，所述第一测量模块包括对比滑坡加速度传感器10、对比滑坡压力盒11和对比滑坡位移计12；所述第二测量模块包括微型桩滑坡加速度传感器13、微型桩滑坡压力盒14、微型桩滑坡位移计15、微型桩压力盒16、微型桩位移计17和电阻应变片18；对比滑坡加速度传感器10、对比滑坡压力盒11和对比滑坡位移计12在第一边坡模型4中的布置位置与微型桩滑坡加速度传感器13、微型桩滑坡压力盒15和微型桩滑坡位移计15在第二边坡模型7中的布置位置均一一对应。

本实施例中，如图5所示，所述微型桩滑坡加速度传感器13、微型桩滑坡压力盒14和微型桩滑坡位移计15的数量均为多个，多个所述微型桩滑坡加速度传感器13布置在第二边坡滑体部分7-2的表面和第二边坡基体部分7-1的坡体内，用于获取微型桩滑坡试验模型整体的加速度值。多个所述微型桩滑坡压力盒14等间距垂直埋置在所述第二边坡模型7的中心，用于获取第二边坡滑体部分7-2和第二边坡基体部分7-1自上而下的压力变化情况。多个所述微型桩滑坡位移计15均为电阻式位移计，具体实施时，所述微型桩滑坡位移计15均安装在第二模型箱横杆6-6上，三个所述微型桩滑坡位移计15的测杆分别与第二边坡滑体部分7-2坡表的顶部、中部和底部接触，获取第二边坡滑体部分7-2的位移。

所述微型桩压力盒16的数量为多个，多个所述微型桩压力盒16成对埋置在模拟微型桩9两侧；所述微型桩位移计17的数量为多个，多个所述微型桩位移计17布设在模拟微型桩9的顶部和中部；所述电阻应变片18的数量为多个，多个所述电阻应变片18成对粘贴在模拟微型桩9的两侧表面上。

本实施例中，如图5和图6所示，多个所述微型桩压力盒16自上而下成对埋置在模拟微型桩9的两侧，用于获取模拟微型桩9整体的压力变化。多个所述微型桩位移计17均安装在第二模型箱横杆6-6上，多个所述微型桩位移计17的测杆分别与模拟微型桩9的顶部和中部接触，用于获取模拟微型桩9的移位变化。多个所述电阻应变片18自上而下成对粘贴在模拟微型桩9的两侧，用于测量模拟微型桩9的自上而下的应变应力。

所述对比滑坡位移计12、微型桩滑坡位移计15和微型桩位移计17均为型号相同的电阻式位移计。本实施例中，所述电阻式位移计测量精度高，安装方便，型号相同便于使用、且有利于减小误差提高数据的准确性。

所述对比滑坡压力盒11、微型桩滑坡压力盒14和微型桩压力盒16均为型号相同的微型硅胶触感压力盒。本实施例中，所述微型硅胶触感压力盒体积小、布设方便、快捷、精度高，型号相同便于使用、且有利于减小误差提高数据的准确性。

本实施例中，如图7所示，所述监控终端包括动态应变测量仪19和计算机20，所述计算机20通过以太网与动态应变测量仪19相连，所述第一测量模块和第二测量模块均与动态应变测量仪19进行连接。所述动态应变测量仪19是江苏东华测试技术股份公司生产的一种通用型动态信号测试分析系统，型号为DH5922N，能完成应力应变、加速度、压力和位移的测量，数据通道多，抗干扰能力强，能对每个测点的数据进行精确的测量。所述计算机20与动态应变测量仪19通过以太网进行通信，通讯速度高，连接方便。所述计算机20对试验数据进行实时读取，并且能将数据存储供后期对比分析使用。

实际使用过程中，所述对比滑坡试验模型和微型桩滑坡试验模型均水平安装在所述振动台1上并且同时进行对比试验，所述振动台1模拟的地震波逐级增加加速度峰值，直至所述第一边坡模型4和第二边坡模型7均发生破坏，振动台1停止振动。所述第一测量模块和第二测量模块的测量数据均传输至动态应变测量仪19中，所述计算机20对动态应变测量仪19所传输的测量数据进行实时的显示并且将数据保留存储，供后期分析处理使用。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统,其特征在于：包括振动台(1)、安装在所述振动台(1)上的微型桩滑坡试验模型和对比滑坡试验模型，以及用于监测所述微型桩滑坡试验模型和对比滑坡试验模型两者试验数据的监控终端；所述对比滑坡试验模型由安装在第一型钢支架(2)内的第一模型箱(3)、位于第一模型箱(3)内的第一边坡模型(4)、以及用于测量第一边坡模型(4)在振动载荷作用下变化情况的第一测量模块构成；所述微型桩滑坡试验模型由安装在第二型钢支架(5)内的第二模型箱(6)、位于第二模型箱(6)内的第二边坡模型(7)、设置在第二边坡模型(7)上的多根模拟微型桩(9)、以及用于测量第二边坡模型(7)和模拟微型桩(9)在振动载荷作用下变化情况的第二测量模块构成；所述第一测量模块和所述第二测量模块均与监控终端相接；所述第一模型箱(3)和第二模型箱(6)的结构和尺寸均相同，所述第一边坡模型(4)和第二边坡模型(7)为结构尺寸均相同的素土边坡模型，所述素土边坡模型由基体部分和位于基体部分上且为二级阶梯结构的滑体部分组成，所述滑体部分与基体部分的接触面为弧形滑面，所述滑体部分上设有斜坡平台；所述第二边坡模型(7)由第二边坡基体部分(7-1)、第二边坡滑体部分(7-2)和第二边坡斜坡平台(7-3)构成，所述模拟微型桩(9)安装在所述第二边坡斜坡平台(7-3)上，并且所述模拟微型桩(9)穿过第二边坡滑体部分(7-2)伸入至第二边坡基体部分(7-1)，相邻两根所述模拟微型桩(9)的顶端通过连系梁(8)连接。

2.按照权利要求1所述的一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统,其特征在于：所述第二模型箱(6)包括布设在所述第二边坡模型(7)底部的第二模型箱底板(6-1)、分别设置在第二边坡模型(7)左右两侧的第二模型箱左挡板(6-3)和第二模型箱右挡板(6-5)、以及分别设置在所述第二边坡模型(7)前后两侧的第二模型箱前挡板(6-2)和第二模型箱后挡板(6-4)，所述第二模型箱左挡板(6-3)和第二模型箱右挡板(6-5) 呈左右对称布设，所述第二模型箱前挡板(6-2)的高度低于第二模型箱后挡板(6-4)的高度，所述第二模型箱左挡板(6-3)和第二模型箱右挡板(6-5)为直角梯形板，所述第二模型箱左挡板(6-3)的下半部分和第二模型箱右挡板(6-5)的下半部分均为矩形板，两个所述直角梯形板的斜边腰之间可拆卸安装有多个第二模型箱横杆(6-6)。

3.按照权利要求1所述的一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统,其特征在于：所述第一测量模块包括对比滑坡加速度传感器(10)、对比滑坡压力盒(11)和对比滑坡位移计(12)；所述第二测量模块包括微型桩滑坡加速度传感器(13)、微型桩滑坡压力盒(14)、微型桩滑坡位移计(15)、微型桩压力盒(16)、微型桩位移计(17)和电阻应变片(18)；对比滑坡加速度传感器(10)、对比滑坡压力盒(11)和对比滑坡位移计(12)在第一边坡模型(4)中的布置位置与微型桩滑坡加速度传感器(13)、微型桩滑坡压力盒(14)和微型桩滑坡位移计(15)在第二边坡模型(7)中的布置位置均一一对应。

4.按照权利要求3所述的一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统,其特征在于：所述微型桩压力盒(16)的数量为多个，多个所述微型桩压力盒(16)成对埋置在模拟微型桩(9)两侧；所述微型桩位移计(17)的数量为多个，多个所述微型桩位移计(17)布设在模拟微型桩(9)的顶部和中部；所述电阻应变片(18)的数量为多个，多个所述电阻应变片(18)成对粘贴在模拟微型桩(9)的两侧表面上。

5.按照权利要求3或4所述的一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统,其特征在于：所述对比滑坡位移计(12)、微型桩滑坡位移计(15)和微型桩位移计(17)均为型号相同的电阻式位移计。

6.按照权利要求3或4所述的一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统,其特征在于：所述对比滑坡压力盒(11)、微型桩滑坡压力盒(14)和微型桩压力盒(16)均为型号相同的微型硅胶触感压力盒。

7.按照权利要求1所述的一种振动载荷作用下边坡稳定性试验系统, 其特征在于：所述监控终端包括动态应变测量仪(19)和计算机(20)，所述计算机(20)通过以太网与动态应变测量仪(19)相连。