[發(fā)明專利]地震滑坡振動臺試驗物理模型的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010153168.8
• 申請日: 2010-04-16
• 公開（公告）號: CN101833894A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 焦玉勇;張秀麗;吳火珍;宋亮;王浩;王新志;張國華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G09B25/06
• 分類號: G09B25/06
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種滑坡物理模型技術(shù)領(lǐng)城，更具體涉及一種地震滑坡振動臺試驗物理模型的制備方法，適用于制作振動臺試驗用的滑坡模型，以進行震動試驗研究滑坡的頻譜特征。

背景技術(shù)

地震滑坡是指因地震的觸發(fā)作用而導致接近或恰好處于臨界狀態(tài)的滑坡體提前發(fā)生滑動的地質(zhì)事件。地震對滑坡形成的影響，主要是通過坡體波動振蕩來產(chǎn)生的，其本質(zhì)是通過振動使滑坡體產(chǎn)生應(yīng)力從而導致滑坡體破壞。地震發(fā)生時，坡體往往有選擇性地放大特定頻域的地震波，啟動作用則急速加劇，從而引起劇烈振蕩導致災(zāi)害的發(fā)生，這是一種典型的共振現(xiàn)象。因此，研究坡體的頻譜特征(即固有頻率和振型)非常重要，不僅能夠有效地評估地震滑坡是否發(fā)生，而且還能提供滑坡的治理依據(jù)。

通過振動臺模型試驗，研究不同地震波輸入時坡體的動力響應(yīng)，找到坡體響應(yīng)最劇烈時的輸入頻率，即對應(yīng)于坡體的固有頻率。在模型試驗實施過程中，滑坡物理模型的設(shè)計與制作是需要解決的首要問題，也是試驗結(jié)果科學、可靠的重要保障。目前，滑坡物理模型制作方面的工作多是針對具體滑坡建立相似模型，以進行地質(zhì)力學模型試驗，研究滑坡的形成機理、演化過程及其影響因素等。這種模型不能直接用于振動臺并進行震動試驗，以研究滑坡的頻譜特征。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于提供了一種地震滑坡振動臺試驗物理模型的制備方法，方法易行，操作簡便，可用于制作多種具有不同滑面形式的適用于振動臺試驗的滑坡模型。

一種地震滑坡振動臺試驗物理模型的制備方法，其步驟是：

A、滑坡模型設(shè)計：首先，根據(jù)振動臺的大小確定模型的尺寸，并由滑面形式確定基巖、滑坡體的形狀及尺寸。然后，選定用于制作模型的材料，并確定其配比。可以采用的材料組合有重晶石粉、膨潤土、石英砂、甘油；或重晶石粉、碳酸錳、細砂、機油；或重晶石粉、鐵砂、砂、水；或石膏、水；或碳酸鈣、粘土、石英砂、水；或石膏、重晶石粉、石英砂、甘油；或重晶石粉、碳酸鈣、石英砂、甘油等，配比通過試驗確定。(根據(jù)上述的原料本領(lǐng)城的普通技術(shù)人員均能配比)

B、鋼板、滑坡模板制作：鋼板是用來將基巖整體固定在振動臺上的，其尺寸比模型稍大；其上預留螺栓孔，與振動臺螺栓孔位置吻合且孔徑稍大；鋼板制作完成后在其上焊接鋼筋，以便將鋼板和基巖連成一體，長度由該處基巖高度決定，比基巖面稍低；

模板是用來澆注模型的，模板制作時，先根據(jù)模型的尺寸制作各個面板，然后再將其依序連接、固定在一起，制作成基巖的模板，最后再根據(jù)滑坡體的形狀、尺寸制作滑坡體模板。

C、滑坡基巖模型澆注、成型：首先將鋼板水平放置，并用水平尺進行測量，然后將模板固定在鋼板的中間位置；將制作模型用的材料按比例稱重并攪拌均勻后，倒入模板箱內(nèi)，攪拌、搗實，使其內(nèi)部均勻、無孔洞，澆注到滑面時，用模板固定，防止下滑，待其凝固后，將模板取掉。

D、滑坡體制作：待基巖澆筑完并成型后，在基巖上鋪兩層塑料薄膜，再將模板固定在模板箱上，然后將制作模型用的材料澆注到鋪好的薄膜上，待其凝固后，將模板及塑料薄膜取掉即可得到滑坡體。

通過上述方法可以制備圓弧狀、階梯狀、碗狀、球狀、楔形等多種滑坡物理模型。

本發(fā)明的優(yōu)點和效果：

(1)采用本方法制作的滑坡模型可用于振動臺試驗，使采用試驗手段研究滑坡體的頻譜特征成為可能；

(2)采用本方法可制作多種具有不同滑面形式的滑坡模型，如圓弧狀、階梯狀、楔形等；

(3)采用制作出來的模型進行震動試驗時，沒有發(fā)生基巖松動、鋼筋與混凝土接觸處斷裂等情況，保證了試驗結(jié)果的準確與可靠；

(4)采用制作出來的模型進行震動試驗時，滑坡體的動力響應(yīng)、運動模式與理論解答較為吻合，固有頻率誤差在5％以內(nèi)，試驗結(jié)果具有一定的精度。

具體實施方式

實施例1：

圓弧狀滑坡物理模型的制作步驟是：

(1)模型設(shè)計

根據(jù)振動臺的實際大小，模型尺寸取為70cm×50cm×50cm，滑面半徑30cm、弧度120°、寬度50cm。制作模型所采用的材料是混凝土，強度設(shè)計值為C25，水泥采用#425普通硅酸鹽水泥，石子粒徑3～10mm，砂為中砂，各種材料的重量配合比為水泥∶石子∶砂∶水＝1∶2.85∶1.52∶0.52。

(2)鋼板、模板制作：