CN207281066U - 一种自反力式水库滑坡模型试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自反力式水库滑坡模型试验装置，包括模型槽，模型槽底部设有上表面倾斜的滑床，且滑床的后端高于前端，滑床上沿着倾斜面设有滑坡体，模型槽内所述滑床的上方形成蓄水空间，模型槽的侧壁上分别设有与蓄水空间连通的进水管和出水管；模型槽的后端面上沿着滑床的倾斜面向后延伸设置有支撑组件和反力组件，支撑组件上设有加载组件，且加载组件夹在滑坡体的后端面与反力组件的后端之间，且反力组件可推动滑坡体在滑床上沿着倾斜面向下滑动。本实用新型的通过进水管与出水管调节蓄水空间内的水位，以模拟实际水库的运行；利用加载组件对滑坡体进行推力施加，以模拟滑坡演化的全过程，结构紧凑、操作方便。

Description

一种自反力式水库滑坡模型试验装置

技术领域

本实用新型涉及地质灾害模型试验技术领域，尤其涉及一种自反力式水库滑坡模型试验装置。

背景技术

滑坡作为一种世界范围内危害极大的地质灾害，给人民生命财产造成了巨大损害。随着我国大力发展水利水电，在地质条件复杂等地区相继修建了一大批大型水利水电枢纽工程，此类工程中水库的蓄水与运行将会大大改变库区内山体或原有边坡的初始边界条件。库水位的周期性波动作用下，将十分容易诱发新滑坡或使老滑坡复活，此类新产生的滑坡通常被称为水库滑坡。因此研究此类水库滑坡的形成机制、动力学特征以及演化过程将具有重要意义，另外也能为水库滑坡的防治提供理论基础。

滑坡作为一种自然灾害，然而其实质仍为一种自然现象，具有形成、演化、发展和消亡的全过程，水库滑坡同样也具有从形成到消亡的过程。目前研究滑坡的形成机制与时空演化特征主要采取模型试验方法，在利用室内大型物理模型试验对滑坡开展的各方面研究中，国内外学者基于开展各项工作，取得了一定进展，但在滑坡室内大型物理模型试验装置或方法中仍存在一定局限性：

(1)现有的滑坡物理模型试验装置或方法很少涉及水库滑坡时空演化特征与失稳模式研究，而水库滑坡危害十分巨大，研究此类滑坡的演化特征与失稳模式十分必要。

(2)现有的滑坡物理模型试验装置或方法的加载装置大多依靠独立于模型框架之外的加载设备，使用时繁琐且不够稳靠，因此亟待寻求一种加载装置可以与模型框架一体化，使试验前期准备与开展过程更加便捷与稳定。

(3)现有的许多滑坡物理模型试验装置或方法中加载设备施加推力的方向并不与滑坡体在滑床上的运动方向相一致，难以使使力充分、完全作用于滑坡体上，不能实现模拟真实滑坡受力状态。

(4)现有的大多滑坡物理模型试验装置或方法操作起来繁琐且造价较高，难以在达到研究目的并获取可靠试验结论的条件下，减少制造成本并简化装置或使用方法，使相应的试验装置或方法操作方便且经济实用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种自反力式水库滑坡模型试验装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种自反力式水库滑坡模型试验装置，包括内部中空上端开口的框体状模型槽，所述模型槽底部设有上表面倾斜的滑床，且所述滑床的后端高于前端，所述滑床上沿着倾斜面设有滑坡体，所述模型槽内所述滑床的上方形成蓄水空间，所述模型槽的侧壁上分别设有与所述蓄水空间连通的进水管和出水管；

所述模型槽的后端面上沿着所述滑床的倾斜面向后延伸设置有支撑组件和反力组件，所述支撑组件上设有加载组件，且所述加载组件夹在所述滑坡体的后端面与所述反力组件的后端之间，且所述反力组件可推动所述滑坡体在所述滑床上沿着倾斜面向下滑动。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种自反力式水库滑坡模型试验装置，通过进水管与出水管调节蓄水空间内的水位，以模拟实际水库的运行；利用反力组件和支撑组件配合加载组件对滑坡体进行推力施加，以模拟滑坡演化的全过程，最终实现水库滑坡时空演化特征与失稳模式研究，此试验装置结构紧凑、操作方便、简单经济，实用且便于推广。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步：所述模型槽包括前挡板、U型侧板和后挡板，所述U型侧板的U型口朝上设置，所述前挡板和后挡板分别设置在所述U型侧板的前后两端，所述后挡板的高度与所述滑床的后端高度相等，且二者的高度均低于所述U型侧板的前后两侧高度，且所述前挡板、U型侧板和滑床形成所述蓄水空间；所述支撑组件的前端分别与所述U型侧板的后端和后挡板的上端连接，所述反力组件的前端与所述U型侧板的后端连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述模型槽一方面可以提供蓄水空间，以模拟实际水库的运行；另一方面可以容纳滑坡模型，便于所述加载组件通过所述支撑组件和反力组件推动所述滑坡体在所述滑床上向下滑动，以模拟滑坡演化的全过程。

进一步：所述支撑组件包括两根支撑杆与支撑板，两根所述支撑杆的前端分别与所述U型侧板左右两侧的后端对应连接，所述支撑板设置在两根所述支撑杆之间，且所述支撑板的前端与所述后挡板的上端连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述支撑组件可以稳固支撑所述加载组件，便于所述加载组件对滑坡体施加推力并推动所述滑坡体在所述滑床上向下滑动。

进一步：所述支撑板的倾斜角度与所述滑坡体倾斜角度相同。

上述进一步方案的有益效果是：通过将所述支撑板的倾斜角度与所述滑坡体倾斜角度设置成相同的角度，可以让置于所述支撑板上方的加载组件充分将施加的力传递至滑坡体，使力均匀、平缓作用至滑坡体。

进一步：所述加载组件包括加载块、压力传感器和动力部，所述加载块设置在所述支撑板上且其前端与所述滑坡体的后端抵接，所述加载块的后端设有压力传感器，所述动力部设置在所述压力传感器与所述反力组件的后端之间，所述动力部的后端与所述反力组件的后端固定连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述动力部可以施加推力，并由所述加载块传递至所述滑坡体，从而使所述滑坡体在所述滑床上向下滑动，同时通过所述压力传感器可以实时监测所述动力部施加的推力大小，可以实现实验过程中推力的精确控制。

进一步：所述加载组件还包括与所述滑坡体的后端面形状相匹配的顶板，所述顶板设置在所述滑坡体的后端，所述加载块前端与所述顶板抵接，且所述动力部通过所述加载块施加推力挤压所述顶板并推动所述滑坡体在所述滑床上向下滑动。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述顶板可以使所述动力部施加的推力更加均匀的作用于所述滑坡体上，使模拟滑坡演化全过程更加准确。

进一步：所述反力组件包括均为U型的上连接杆和下连接杆，以及反力板，所述上连接杆和下连接杆的U型开口端分别与所述U型侧板的后端连接，且所述上连接杆间隔设置在所述下连接杆的上方，所述反力板设置在所述上连接杆的后端和下连接杆的后端之间，所述动力部的后端与所述反力板固定连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述上连接杆和下连接杆可以为所述反力板提供更加稳定的支撑，使整个加载组件能更加平稳的对所述滑坡体施加推力，并且通过所述反力板可以使所述动力部施加的推力稳定推动所述滑坡体在所述滑床上向下滑动。

进一步：所述支撑杆的后端向后延伸并与所述下连接杆对应连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过将所述支撑杆的后端向后延伸并与所述下连接杆对应连接，这样使所述下连接杆与所述U型侧板的连接更加稳固，从而保证所述加载组件能稳定推动所述滑坡体在所述滑床上滑动。

进一步：所述反力组件还包括连接块，所述反力板通过所述连接块与所述上连接杆连接，使与所述反力板连接的动力部的倾斜角度与所述滑坡体的倾斜角度相同。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述连接块，可以使所述反力板配合固定所述动力部，这样可让动力部施加力的方向与滑坡体在滑床上的运动方向保持一致，可使力充分、完全作用于滑坡体上，实现模拟真实滑坡受力状态。

进一步：所述模型槽的左右两侧侧壁之间横跨设置有用于固定监测设备的活动支架。

上述进一步方案的有益效果是：试验前根据监测需求确定所述活动支架焊接位置，再进行所述活动支架的安装，可使架设于所述活动支架上的监测设备监测时更具针对性，并使监测结果更加精确可靠。在试验开展过程中对所述活动支架位置进行调节，可使架设于所述活动支架上的监测设备监测时更加灵活，且更具针对性，也能让监测结果更加精确可靠。

附图说明

图1为本实用新型的一种自反力式水库滑坡模型试验装置主视图；

图2为本实用新型的一种自反力式水库滑坡模型试验装置的正视图；

图3为本实用新型的一种自反力式水库滑坡模型试验装置的侧视图；

图4为本实用新型的一种自反力式水库滑坡模型试验装置的俯视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、模型槽，2、滑坡体，3、活动支架，4、加载组件，5、反力组件，6、支撑组件，7、滑床，8、进水管，9、出水管；

41、加载块，42、压力传感器，43、动力部，44、顶板，51、上连接杆，52、连接块，53、反力板，54、螺钉，55、下连接杆，61、支撑杆，62、支撑板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种自反力式水库滑坡模型试验装置，包括内部中空上端开口的框体状模型槽1，所述模型槽1底部设有上表面倾斜的滑床7，且所述滑床7的后端高于前端，所述滑床7上沿着倾斜面设有滑坡体2，所述模型槽1内所述滑床7的上方形成蓄水空间，所述模型槽1的侧壁上分别设有与所述蓄水空间连通的进水管8和出水管9。

所述模型槽1的后端面上沿着所述滑床7的倾斜面方向向后延伸设置有支撑组件6和反力组件5，所述支撑组件6上设有加载组件4，且所述加载组件4夹在所述滑坡体2的后端面与所述反力组件5的后端之间，且所述反力组件5可推动所述滑坡体2在所述滑床7上沿着倾斜面向下滑动。

本实用新型的一种自反力式水库滑坡模型试验装置，通过进水管与出水管调节蓄水空间内的水位，以模拟实际水库的运行；利用反力组件和支撑组件配合加载组件对滑坡体进行推力施加，以模拟滑坡演化的全过程，最终实现水库滑坡时空演化特征与失稳模式研究，此试验装置结构紧凑、操作方便、简单经济，实用且便于推广。

本实施例中，所述模型槽1包括前挡板11、U型侧板12和后挡板13，所述U型侧板12的U型口朝上设置，所述前挡板11和后挡板13分别设置在所述U型侧板12的前后两端，所述后挡板13的高度与所述滑床7的后端高度相等，且二者的高度均低于所述U型侧板12的前后两侧高度，且所述前挡板11、U型侧板12和滑床7形成所述蓄水空间；所述支撑组件6的前端分别与所述U型侧板12的后端和后挡板13的上端连接，所述反力组件5的前端与所述U型侧板12的后端连接。通过所述模型槽1一方面可以提供蓄水空间，以模拟实际水库的运行；另一方面可以提供滑坡模型，便于所述加载组件4通过所述支撑组件6和反力组件5推动所述滑坡体2在所述滑床7上向下滑动，以模拟滑坡演化的全过程。

需要指出的是，实际中，所述前挡板11由钢化玻璃制作而成，便于试验人员更好观测模型槽1内部滑坡体2的变形情况以及水位升降；所述U型侧板12为一体式钢板，便于制作，且强度、刚度、稳定性好，有利于试验的顺利开展。

另外，所述进水管8和出水管9与所述U型侧板12焊接在一起，结构稳固，并且焊接工艺简单，能够保证连接处的严密性，能够有效防止水渗出。

本实施例中，所述支撑组件6包括两根支撑杆61与支撑板62，两根所述支撑杆61的前端分别与所述U型侧板12左右两侧的后端对应连接，所述支撑板62设置在两根所述支撑杆61之间，且所述支撑板62的前端与所述后挡板13的上端连接。通过设置所述支撑组件6可以稳固支撑所述加载组件4，便于所述加载组件4对滑坡体2施加推力并推动所述滑坡体2在所述滑床7上向下滑动。

优选地，所述支撑板62的倾斜角度与所述滑坡体2倾斜角度相同。通过将所述支撑板62的倾斜角度与所述滑坡体2倾斜角度设置成相同的角度，可以让置于所述支撑板62上方的加载组件4充分将施加的力传递至滑坡体2，使力均匀、平缓作用至滑坡体2。

本实施例中，所述加载组件4包括加载块41、压力传感器42和动力部43，所述加载块41设置在所述支撑板62上且其前端与所述滑坡体2的后端抵接，所述加载块41的后端设有压力传感器42，所述动力部43设置在所述压力传感器42与所述反力组件5的后端之间，所述动力部43的后端与所述反力组件5的后端固定连接。通过设置所述动力部43可以施加推力，并由所述加载块41传递至所述滑坡体2，从而使所述滑坡体2在所述滑床7上向下滑动，同时通过所述压力传感器42可以实时监测所述动力部43施加的推力大小，可以实现实验过程中推力的精确控制。

实际中，所述动力部43采用液压千斤顶，液压千斤顶夹在加载块41与反力组件5中的反力板53之间，由于反力板53固定在所述上连接杆51和下连接杆55之间，所述液压千斤顶施加的推力通过加载块41作用于滑坡体2，同时位于所述加载块41与液压千斤顶之间的压力传感器42可以准确的测量出液压千斤顶施加的推力，便于精准控制。当然，所述动力部43也采用其他动力部件，这里不做任何限定。

优选地，所述加载组件4还包括与所述滑坡体2的后端面形状相匹配的顶板44，所述顶板44设置在所述滑坡体2的后端，所述加载块41前端与所述顶板44抵接，且所述动力部43通过所述加载块41施加推力挤压所述顶板44并推动所述滑坡体2在所述滑床7上向下滑动。通过设置所述顶板44可以使所述动力部43施加的推力更加均匀的作用于所述滑坡体2上，使模拟的滑坡演化全过程更加准确。

本实施例中，所述反力组件5包括均为U型的上连接杆51和下连接杆55，以及反力板53，所述上连接杆51和下连接杆55的U型开口端分别与所述U型侧板12的后端连接，且所述上连接杆51间隔设置在所述下连接杆55的上方，所述反力板53设置在所述上连接杆51的后端和下连接杆55的后端之间，所述动力部43的后端与所述反力板53固定连接。通过设置所述上连接杆51和下连接杆55可以为所述反力板53提供更加稳定的支撑，使整个加载组件4能更加平稳的对所述滑坡体2施加推力，并且通过所述反力板53可以使所述动力部43施加的推力稳定推动所述滑坡体2在所述滑床7上向下滑动。

这里，实际中在所述反力板53上设有多个螺孔，通过螺丝54穿过螺孔可比较方便的将液压千斤顶安装于所述反力板53上，而且拆装方便，随用随装。

优选地，所述支撑杆61的后端向后延伸并与所述下连接杆55对应连接。通过将所述支撑杆61的后端向后延伸并与所述下连接杆对应连接，这样使所述下连接杆55与所述U型侧板12的连接更加稳固，从而保证所述加载组件4能稳定推动所述滑坡体2在所述滑床7上滑动。

优选地，所述反力组件5还包括连接块52，所述反力板53通过所述连接块52与所述上连接杆51连接，使与所述反力板53连接的动力部43的倾斜角度与所述滑坡体2的倾斜角度相同。通过设置所述连接块52，可以使所述反力板53配合固定所述动力部2，这样可让动力部43施加力的方向与滑坡体2在滑床7上的运动方向保持一致，可使力充分、完全作用于滑坡体2上，实现模拟真实滑坡受力状态。

实际中，所述反力板53与所述上连接杆51通过所述连接块52焊接，所述反力板53与所述下连接杆55直接焊接在一起。由于液压千斤顶的后端是与所述反力板53垂直固定连接，所以，在焊接时需调整好所述连接块52的位置和角度，确保焊接完成后所述液压千斤顶的倾斜角度与所述滑坡体2的倾斜角度相同。

优选地，所述模型槽1的左右两侧侧壁之间横跨设置有用于固定监测设备的活动支架3。试验前根据监测需求确定所述活动支架3焊接位置，再进行所述活动支架3的安装，可使架设于所述活动支架3上的监测设备监测时更具针对性，并使监测结果更加精确可靠。在试验开展过程中对所述活动支架3位置进行调节，可使架设于所述活动支架3上的监测设备监测时更加灵活，且更具针对性，也能让监测结果更加精确可靠。

实际中，所述活动支架3与所述模型槽1以卡合的方式进行连接，便于在实验中对所述活动支架3的位置进行调节，使所述监测设备能更加方便的对整个实验过程进行监测。当然，也可以采用其他的方式进行连接，比如采用螺钉和螺母配合将所述活动支架3固定在所述模型槽1上，这里不做任何限定，这些皆在本实用新型的保护范围内。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自反力式水库滑坡模型试验装置，其特征在于:包括内部中空上端开口的框体状模型槽(1)，所述模型槽(1)底部设有上表面倾斜的滑床(7)，且所述滑床(7)的后端高于前端，所述滑床(7)上沿着倾斜面设有滑坡体(2)，所述模型槽(1)内所述滑床(7)的上方形成蓄水空间，所述模型槽(1)的侧壁上分别设有与所述蓄水空间连通的进水管(8)和出水管(9)；

所述模型槽(1)的后端面上沿着所述滑床(7)的倾斜面向后延伸设置有支撑组件(6)和反力组件(5)，所述支撑组件(6)上设有加载组件(4)，且所述加载组件(4)夹在所述滑坡体(2)的后端面与所述反力组件(5)的后端之间，且所述反力组件(5)可推动所述滑坡体(2)在所述滑床(7)上沿着倾斜面向下滑动。

2.根据权利要求1所述的自反力式水库滑坡模型试验装置，其特征在于:所述模型槽(1)包括前挡板(11)、U型侧板(12)和后挡板(13)，所述U型侧板(12)的U型口朝上设置，所述前挡板(11)和后挡板(13)分别设置在所述U型侧板(12)的前后两端，所述后挡板(13)的高度与所述滑床(7)的后端高度相等，且二者的高度均低于所述U型侧板(12)的前后两侧高度，且所述前挡板(11)、U型侧板(12)和滑床(7)形成所述蓄水空间；

所述支撑组件(6)的前端分别与所述U型侧板(12)的后端和后挡板(13)的上端连接，所述反力组件(5)的前端与所述U型侧板(12)的后端连接。

3.根据权利要求2所述的自反力式水库滑坡模型试验装置，其特征在于:所述支撑组件(6)包括两根支撑杆(61)与支撑板(62)，两根所述支撑杆(61)的前端分别与所述U型侧板(12)左右两侧的后端对应连接，所述支撑板(62)设置在两根所述支撑杆(61)之间，且所述支撑板(62)的前端与所述后挡板(13)的上端连接。

4.根据权利要求3所述的自反力式水库滑坡模型试验装置，其特征在于:所述加载组件(4)包括加载块(41)、压力传感器(42)和动力部(43)，所述加载块(41)设置在所述支撑板(62)上且其前端与所述滑坡体(2)的后端抵接，所述加载块(41)的后端设有压力传感器(42)，所述动力部(43)设置在所述压力传感器(42)与所述反力组件(5)的后端之间，所述动力部(43)的后端与所述反力组件(5)的后端固定连接。

5.根据权利要求4所述的自反力式水库滑坡模型试验装置，其特征在于:所述加载组件(4)还包括与所述滑坡体(2)的后端面形状相匹配的顶板(44)，所述顶板(44)设置在所述滑坡体(2)的后端，所述加载块(41)前端与所述顶板(44)抵接，且所述动力部(43)通过所述加载块(41)施加推力挤压所述顶板(44)并推动所述滑坡体(2)在所述滑床(7)上向下滑动。

6.根据权利要求4所述的自反力式水库滑坡模型试验装置，其特征在于:所述反力组件(5)包括均为U型的上连接杆(51)和下连接杆(55)，以及反力板(53)，所述上连接杆(51)和下连接杆(55)的U型开口端分别与所述U型侧板(12)的后端连接，且所述上连接杆(51)间隔设置在所述下连接杆(55)的上方，所述反力板(53)设置在所述上连接杆(51)的后端和下连接杆(55)的后端之间，所述动力部(43)的后端与所述反力板(53)固定连接。

7.根据权利要求6所述的自反力式水库滑坡模型试验装置，其特征在于:所述支撑杆(61)的后端向后延伸并与所述下连接杆(55)对应连接。

8.根据权利要求6所述的自反力式水库滑坡模型试验装置，其特征在于:所述反力组件(5)还包括连接块(52)，所述反力板(53)通过所述连接块(52)与所述上连接杆(51)连接，使与所述反力板(53)连接的动力部(43)的倾斜角度分别与所述滑坡体(2)和支撑板(62)的倾斜角度相同。

9.根据权利要求1至8任一项所述的自反力式水库滑坡模型试验装置，其特征在于:所述模型槽(1)的左右两侧侧壁之间横跨设置有用于固定监测设备的活动支架(3)。