[發(fā)明專利]三維耦合可控滑面邊坡穩(wěn)定性相似試驗(yàn)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410202255.6
• 申請日: 2014-05-14
• 公開（公告）號: CN104007246A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王云飛;鄭曉娟;王立平;王利;焦華喆
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;E02D17/20
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵路、高速公路、建筑物基坑、露天礦山邊坡、河流岸邊以及自然邊坡。按國際發(fā)明分類表(IPC)劃分屬于固定建筑物部，建筑分部，人工開挖邊坡、自然邊坡的穩(wěn)定性分析以及加固方案合理性研究技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

基礎(chǔ)設(shè)施、鐵路、高速公路的建設(shè)以及露天礦山的開采由于開挖巖土體而形成人工邊坡。工程建設(shè)過程中受周圍環(huán)境的限制或因考慮施工經(jīng)濟(jì)合理的要求，常常會形成不同開挖坡度的邊坡體。這些坡體的穩(wěn)定性相當(dāng)重要，它的變形和穩(wěn)定性直接影響道路運(yùn)營、市政建設(shè)工程的安全、露天礦的生產(chǎn)安全和服務(wù)年限及產(chǎn)量。只有邊坡設(shè)計合理加固得當(dāng)，在工程建成運(yùn)營期間才會減少維護(hù)費(fèi)用，不會發(fā)生滑坡災(zāi)害而影響交通和生產(chǎn)，避免人員喪亡和財產(chǎn)損失。為了滿足工程安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的要求，設(shè)計和施工前必須開展相應(yīng)的試驗(yàn)，研究開挖方案和加固措施的可行性。

目前，邊坡相似試驗(yàn)裝置都是簡易裝置，且每次試驗(yàn)只能在特定參數(shù)下進(jìn)行，不能實(shí)現(xiàn)參數(shù)連續(xù)變化和多種影響因素耦合變化對坡體穩(wěn)定性的影響試驗(yàn)，因而簡易試驗(yàn)裝置試驗(yàn)既浪費(fèi)時間又浪費(fèi)材料，且不能同時對多個參數(shù)進(jìn)行研究，導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)精確性無法保證。因而，開發(fā)研制一種可考慮多種影響因素耦合作用并在試驗(yàn)過程中可連續(xù)調(diào)整參數(shù)的試驗(yàn)系統(tǒng)很有必要，可精確分析邊坡工程的穩(wěn)定性，為設(shè)計和施工提供科學(xué)依據(jù)，從而可確保邊坡日后運(yùn)營的穩(wěn)定性，進(jìn)而保證了鐵路、高速公路的運(yùn)營安全，露天礦山的有序高效生產(chǎn)和大型基礎(chǔ)設(shè)施的安全穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

為了邊坡施工設(shè)計的科學(xué)合理，本發(fā)明提供三維耦合可控滑面邊坡穩(wěn)定性試驗(yàn)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)邊坡開挖過程中的表面和深部位移監(jiān)測，邊坡失穩(wěn)滑面的搜索，巖土體或弱面(結(jié)構(gòu)面)含水量對邊坡穩(wěn)定性的影響，地震效應(yīng)對邊坡穩(wěn)定性的影響，以及邊坡加固方案設(shè)計選擇。該系統(tǒng)能夠同時研究影響邊坡穩(wěn)定性因素的耦合影響，提供的試驗(yàn)條件更加符合工程實(shí)際條件，且能實(shí)現(xiàn)參數(shù)連續(xù)變化對邊坡穩(wěn)定性的影響研究，不需要不同參數(shù)分別試驗(yàn)，更不需要同一參數(shù)不同值分別試驗(yàn)，能夠大大節(jié)省材料，提高試驗(yàn)效率和試驗(yàn)精度，試驗(yàn)結(jié)果更加真實(shí)可靠。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

試驗(yàn)系統(tǒng)由水位控制系統(tǒng)、滑面控制系統(tǒng)、表面位移監(jiān)測系統(tǒng)、深部位移監(jiān)測系統(tǒng)、滑力補(bǔ)償私服控制系統(tǒng)、地震效應(yīng)控制系統(tǒng)、加固方案監(jiān)測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明可以為高速公路、鐵路、露天礦山、大型基坑開挖形成的人工邊坡以及自然邊坡的穩(wěn)定性研究和設(shè)計提供試驗(yàn)條件。該試驗(yàn)系統(tǒng)首先通過滑力補(bǔ)償私服控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)相似試驗(yàn)坡體受力使其與真實(shí)地質(zhì)條件相吻合；通過水位控制系統(tǒng)研究水位變化對邊坡穩(wěn)定性的影響；通過表面位移和深部位移監(jiān)測系統(tǒng)同時獲取整個滑坡體不同部位的變形情況，分析研究其穩(wěn)定性和加固效果；通過滑面控制系統(tǒng)可以在試驗(yàn)中連續(xù)調(diào)整潛在滑移面的滑移角度和進(jìn)行坡體滑移面的搜索。通過地震效應(yīng)控制系統(tǒng)模擬地震作用效應(yīng)對坡體穩(wěn)定性的影響及破壞嚴(yán)重程度；通過加固方案監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測坡體加固體的受力和變形。本系統(tǒng)可以使試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谶B續(xù)改變試驗(yàn)影響參數(shù)和多因素耦合作用改變的情況下進(jìn)行試驗(yàn)，能極大地節(jié)約材料和提高試驗(yàn)效率，為邊坡工程的穩(wěn)定性分析提供科學(xué)合理的試驗(yàn)條件，科學(xué)指導(dǎo)設(shè)計和施工，確保工程在施工和運(yùn)營期間的安全可靠。

附圖說明

通過參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明試驗(yàn)系統(tǒng)的示例性實(shí)施例，本試驗(yàn)系統(tǒng)的發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)變得更加清楚，在附圖中：

圖1為三維耦合可控滑面邊坡穩(wěn)定性相似試驗(yàn)系統(tǒng)側(cè)視示意圖；

圖2為三維耦合可控滑面邊坡穩(wěn)定性相似試驗(yàn)系統(tǒng)俯視示意圖。

1為滑面控制系統(tǒng)示意圖，2為水位控制系統(tǒng)示意圖，3為表面位移監(jiān)測系統(tǒng)示意圖，4為深部位移監(jiān)測系統(tǒng)示意圖，5為滑力補(bǔ)償私服控制系統(tǒng)示意圖，6為加固方案監(jiān)測系統(tǒng)示意圖，7為地震效應(yīng)控制系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，現(xiàn)在將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了各系統(tǒng)。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)施，且不應(yīng)該解釋為局限于在此闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開將是徹底和完全的，并將本發(fā)明的范圍充分傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。

在下文中，將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。

參照附圖1和圖2，整個邊坡相似試驗(yàn)系統(tǒng)由滑面控制系統(tǒng)、水位控制系統(tǒng)、表面位移監(jiān)測系統(tǒng)、深部位移監(jiān)測系統(tǒng)、滑力補(bǔ)償私服控制系統(tǒng)、加固方案監(jiān)測系統(tǒng)、地震效應(yīng)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。