[發(fā)明專利]大型可活動的側向抬升復合加載滑坡物理模型試驗裝置

有效

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• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103353516A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 胡新麗;唐輝明;李長冬;雍睿;徐聰;祝廷尉
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 周艷紅

技術領域

本發(fā)明屬于地質災害模型試驗領域，涉及滑坡物理模型試驗相關的試驗儀器，具體的指一種大型可活動的側向抬升復合加載滑坡物理模型試驗裝置。

背景技術

我國是滑坡、崩塌、泥石流等地質災害多發(fā)的國家，其中滑坡這類地質災害占有較大的比重。此外，由于人類工程活動的不斷加劇，滑坡地質災害已經成為了全球性的主要地質災害之一。目前，為了有效地防治滑坡，國內外學者試圖利用實驗方法來探求滑坡的形成機制，其中滑坡物理模型試驗是對滑坡生成規(guī)律進行研究的有效手段之一，它既可以用來檢驗理論分析和數值模擬計算結果的準確性，又可以直接指導工程實踐的設計與施工。自20世紀90年代以來，我國在滑坡物理模型試驗的理論研究、相似材料研制、試驗技術等研究方面取得了突出的進展。自21世紀以來，在滑坡物理模型制作上，研究者們對模型框架設計取得了一批研究成果，其中具有代表性的滑坡物理模型試驗裝置試驗平臺及系統(tǒng)簡介如下。

2004年，張均鋒等人以箱體、透水板、擋網、插板為主要構件公開了一種水誘發(fā)滑坡模擬試驗裝置，用于模擬庫水位漲落、上游供水、地下水位變化對滑坡的影響，并在此基礎上提出了具體的試驗方法。

同年，李世海等人發(fā)展了水誘發(fā)滑坡模型試驗，該實驗裝置主要包括試驗臺、試驗箱、供水系統(tǒng)和設置在試驗箱上的滑坡體，可對滑坡失穩(wěn)時的臨界孔隙水壓力、滑坡體失穩(wěn)與承壓水面積之間的關系開展研究。

2005年，張強勇等提出了一種組合式地質力學模型試驗臺架裝置，主要是通過若干盒式鋼臺架體和底盤組合而成，適用于大型交通隧道、水電站地下廠房、礦山高陡邊坡等的模擬。

2006年，羅先啟等人研發(fā)了一種可考慮降雨作用的大型滑坡物理模型試驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)集起降系統(tǒng)、降雨系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)于一體，實現了系統(tǒng)的集成化、自動化。

2009年，何滿潮等人公開了一種滑坡超前滑動力物理模擬實驗方法和裝置，主要利用應力傳感器和位移傳感器探測滑床模型傾斜面上內應力的變化及滑體位移，實現了滑坡發(fā)生全過程的模擬。

2010年，劉東燕等人提供了一種由敞口實驗箱、水平支架、實驗箱驅動裝置和自動測角儀組成的滑坡模擬試驗裝置，能夠根據試驗要求改變實驗箱的寬度，還可以自動測量坡角。

2011年，王世梅等人發(fā)明了一種由前面板、后面板、左面板、右面板組成的滑坡模型試驗裝置，其最大優(yōu)點在于便于調節(jié)、拆卸組裝、方便搬運移動及試驗后的改裝。

2011年，范永波等公開了一種包括庫水位漲落模擬單元、滑坡實驗槽段、人工降雨模擬單元和測量單元在內的多因素作用下的大型滑坡物理模型實驗系統(tǒng)。

雖然上述滑坡物理模型試驗裝置的研發(fā)在一定程度上促進了地質力學模型試驗研究方法的發(fā)展，但綜合考慮上述多個模型試驗裝置或系統(tǒng)，發(fā)現均仍存在一定程度的局限或缺陷：

（1）傳統(tǒng)模型試驗裝置規(guī)模尺寸較小，導致在試驗過程中滑坡物理模型受兩側框架的邊界效應影響顯著；部分滑坡物理模型試驗裝置僅適合運用于教學，采用透明材料制作成小型模型框架以展示滑坡形成過程，無法對實際滑坡進行相似模擬；在試驗過程中滑坡物理模型對外力響應敏感，細微的擾動都會使試驗數據出現明顯的偏差；由于尺寸限制，不能對滑坡-防治結構體系相互作用中的防治結構物進行精細研究；滑坡物理模型堆筑空間狹小，不便于成型與監(jiān)測設備的布置；

（2）傳統(tǒng)模型試驗裝置大都是固定框架，最多只能在非常有限的范圍內改變滑坡物理模型框架的寬度，不能夠根據研究需要調整框架的幾何尺寸，很難滿足一個框架適用于不同滑坡物理模型的要求，以致針對不同的研究對象需要研制不同的滑坡物理模型框架，造成了試驗成本的極大浪費；

（3）滑坡應力條件變化難以模擬。滑坡在演化過程中外力邊界條件往往并非一成不變，因而需要在試驗中施加額外的作用力模擬外力條件的變化，現有試驗裝置往往不能通過施加外荷載，實現非完整滑坡地質力學模型的模擬；

（4）三維滑坡地質模型難以模擬。目前，滑坡物理模型試驗主要是依據滑坡野外現場的勘測資料提取滑坡模型關鍵剖面建立概化的滑坡物理模型，然而受限于傳統(tǒng)滑坡模型框架功能的局限，該概化的滑坡物理模型不能真實反應滑坡的受力變形特征，進行平面應變模型的概化處理后，滑坡物理模型與實際滑坡的模擬相比存在誤差。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題就是提供一種大型可活動的側向抬升復合加載滑坡物理模型試驗裝置，能夠克服上述現有技術問題，適于較大尺寸的滑坡物理模型，并能實現試驗框架的大小調節(jié)以及滑體后緣加載的模擬，建立與真實滑坡相比滿足幾何相似條件的三維空間模型。