[發(fā)明專利]巖質(zhì)滑坡水力啟動(dòng)室內(nèi)模擬試驗(yàn)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110274713.3
• 申請(qǐng)日: 2011-09-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102435497A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷明成;陳喜昌;郭毅;馬顯春;周小軍;李朝安;曹先康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵西南科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08
• 代理公司: 成都博通專利事務(wù)所 51208
• 代理人: 王世權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)技術(shù)領(lǐng)域的巖質(zhì)滑坡模擬試驗(yàn)技術(shù)，尤其涉及巖質(zhì)滑坡在重力和地下水壓力作用下的孕育啟動(dòng)過(guò)程的模擬試驗(yàn)技術(shù)。

背景技術(shù)

以往人們?cè)谶M(jìn)行巖質(zhì)滑坡室內(nèi)模擬試驗(yàn)時(shí)，大多是先在滑體上取巖石樣，在室內(nèi)對(duì)樣品加工處理成圓柱形或正方形，對(duì)其進(jìn)行物理力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)，而后以相似原理為基礎(chǔ)把試驗(yàn)參數(shù)縮放成模擬參數(shù)，選取重晶石粉、石膏粉、石蠟油、滑石粉等按不同比例配合成相似材料模擬滑坡的破壞過(guò)程。參見(jiàn)《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》第29卷第5期的“三峽庫(kù)區(qū)千將坪滑坡地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究”、《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》第24卷第12期的“三峽庫(kù)區(qū)趙樹(shù)嶺滑坡穩(wěn)定性物理模擬試驗(yàn)研究”。在這種模擬過(guò)程中，巖體的試驗(yàn)參數(shù)是按“相似”比例縮小的，巖體質(zhì)量、重力或巖體所受的其它外力也是按“相似”比例縮小。這種模擬方法的不足一是很難保證各種參數(shù)(如質(zhì)量)縮小倍數(shù)的相同性；二是改變了性質(zhì)的材料和縮小了的外力之間的作用過(guò)程和變形破壞過(guò)程很難說(shuō)它還具有原型的結(jié)構(gòu)特征和能反映巖體滑移的實(shí)際過(guò)程；三是這類模型試驗(yàn)往往比較復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)事。我們通過(guò)搜集研究以往資料以及大量野外實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，巖質(zhì)滑坡的發(fā)生與地下水壓力關(guān)系密切，而前述的這種模擬方法是對(duì)巖質(zhì)滑坡發(fā)生后的破壞過(guò)程的模擬，不能模擬巖質(zhì)滑坡的孕育啟動(dòng)過(guò)程及各種外作用力(尤其是水壓力)的相互關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種可以模擬巖質(zhì)滑坡發(fā)生前及啟動(dòng)時(shí)的巖體與外作用力(主要是水壓力)的相互關(guān)系的試驗(yàn)方法，以反映巖質(zhì)滑坡發(fā)生前斜坡巖體與斜坡體內(nèi)的水壓力的真實(shí)力學(xué)關(guān)系。

巖質(zhì)滑坡水力啟動(dòng)室內(nèi)模擬試驗(yàn)方法，其步驟如下：

①、現(xiàn)場(chǎng)采取與所模擬的巖質(zhì)滑坡原型滑面上下巖層層位相同、含有潛滑面的巖石試件，并且潛滑面上下巖塊保留一定厚度，

②、把現(xiàn)場(chǎng)采取的含有潛滑面的巖石試件以“潛滑面”為界，將其下部巖塊裝入樣品盒中，用水泥砂漿填滿下部巖塊與樣品盒之間的縫隙，將其上部巖塊裝入樣品框中，用水泥砂漿填滿上部巖塊與樣品框之間的縫隙，并用細(xì)砂鋪平上部巖塊頂面，

③、待步驟②所得的巖石試件凝固后將其放在試驗(yàn)設(shè)備的底座支架上，下部樣品盒的前端底部限位固定，在上部樣品框的前端安裝位移測(cè)量?jī)x，試驗(yàn)設(shè)備的豎向荷載施壓板與巖石試件頂部的細(xì)砂平面全面積接觸，橫向荷載施壓板全面積接觸在上部樣品框的后端，

④、計(jì)算出被模擬的滑坡前緣部位的重力在平行滑面與垂直滑面上的分力，分別對(duì)應(yīng)作為模擬試驗(yàn)加壓過(guò)程中的橫向荷載與豎向荷載的初始值，

⑤、啟動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備，由豎向荷載施壓板向試件頂部施加豎向荷載初始值，由橫向荷載施壓板通過(guò)上部樣品框的后端對(duì)潛滑面的上部巖塊施加橫向荷載初始值，調(diào)整位移測(cè)量?jī)x的初始值，記錄荷載與位移的初始值，

⑥、保持橫向荷載不變，逐級(jí)減小豎向荷載，每減小一級(jí)豎向荷載穩(wěn)定一段時(shí)間，記錄對(duì)應(yīng)不同豎向荷載下的位移值，

⑦、當(dāng)豎向荷載減小到某一數(shù)量值時(shí)，上部樣品框以及凝固在框中的潛滑面上部巖塊的位移速率相對(duì)于潛滑面突然增大并持續(xù)增加，表明滑坡已經(jīng)啟動(dòng)，記錄豎向荷載值，計(jì)算豎向荷載值的累積減少量，結(jié)合被模擬的滑坡現(xiàn)場(chǎng)巖體潛滑面的通水率，換算成水頭高度，此數(shù)值即為所模擬的滑坡在重力和地下水壓力作用下的啟動(dòng)水頭值。

在本發(fā)明的巖質(zhì)滑坡水力啟動(dòng)室內(nèi)模擬試驗(yàn)方法中，巖石試件是與所模擬的巖質(zhì)滑坡原型滑面上下巖層層位相同、含有真實(shí)潛滑面的基巖塊體，以“潛滑面”為界，將其上、下巖塊分別裝入樣品框和樣品盒中，而巖石試件的潛滑面露出來(lái)，保持自然狀態(tài)以留出滑動(dòng)空間，用水泥砂漿填塞巖石試件與樣品框、樣品盒之間的縫隙，并用細(xì)砂鋪平試件頂面，以模擬現(xiàn)場(chǎng)巖體周圍的約束情況，并能保證在模擬試驗(yàn)加壓過(guò)程中巖石試件受力均勻；橫向荷載與豎向荷載的初始值是根據(jù)欲模擬的滑坡前緣部位的重力在平行滑面與垂直滑面上的分力計(jì)算得來(lái)的，使得作用在該潛滑面上的橫向與豎向荷載的大小、方向和分布狀況與所模擬的滑坡原型基本相同。保持橫向荷載不變，通過(guò)減小作用在潛滑面上的豎向荷載值(正應(yīng)力)來(lái)代替實(shí)際中斜坡體內(nèi)地下水對(duì)潛滑體的水壓力，當(dāng)豎向荷載減小到某一數(shù)量值時(shí)，巖石試件的上部樣品框以及凝固在框中的潛滑面上部巖塊的位移速率相對(duì)于潛滑面突然增大并持續(xù)增加，即表明滑坡已經(jīng)啟動(dòng)，計(jì)算此時(shí)豎向荷載值的累積減少量，結(jié)合被模擬的滑坡現(xiàn)場(chǎng)巖體潛滑面的通水率，換算成水頭高度，此數(shù)值即為所模擬的滑坡在重力和地下水壓力作用下的啟動(dòng)水頭值，以此達(dá)到模擬巖質(zhì)滑坡的水力孕育與啟動(dòng)過(guò)程，從而得以反映出滑坡發(fā)生前斜坡巖體與斜坡體內(nèi)的水壓力的真實(shí)力學(xué)關(guān)系。