[發明專利]水位波動對下臥冰層巖堆邊坡穩定性影響試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201610930581.8
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN107037195B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 鄧清祿;朱大鵬;韓朝;楊敏;金發良;鮑雪銀;楊志國;曲宏略;徐凱;伍康林
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）;西南石油大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N3/08;G01B11/16;G01B5/02;G01C5/00;G01D21/02;G09B25/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;張帆

本發明涉及一種庫水位波動對下臥冰層巖堆邊坡變形物理模型試驗模型及試驗方法，包括頂部設有開口的透明模型試驗箱，所述透明模型試驗箱內設有混凝土基巖，所述混凝土基巖的上表面的水平最低端設有水龍頭，所述混凝土基巖的上表面上設有巖堆邊坡模型，所述巖堆邊坡模型和混凝土基巖之間設有多個電熱片和多個制冷片，所述混凝土基巖的水平最高端上設有加載裝置、土壓力盒，所述巖堆邊坡模型的上表面上設有多個百分表，所述透明模型試驗箱外設有高速攝像機。本發明在水位波動的過程中會對下臥冰層巖堆邊坡造成影響，通過在透明模型試驗箱設置混凝土基巖以及巖堆邊坡模型，通過土壓力盒、百分表進行測量以進行模擬試驗。

技術領域

本發明涉及一種庫水位波動對下臥冰層巖堆邊坡變形物理模型試驗模型及試驗方法，屬于土木工程及地質工程領域，特別是涉及庫水位波動對下臥冰層巖堆邊坡穩定性影響試驗方法，適用于我國遼寧等東北地區水庫型含下臥冰層巖堆邊坡的穩定性分析與研究。

背景技術

巖堆是指陡峻的巖質邊坡失穩，產生塌滑、剝落，形成大小不一的巖塊、巖屑，在自然力作用下搬運、堆積形成的松散堆積體。巖堆具有空隙發育、結構松散、穩定性差等特點，通常處于臨界穩定狀態，在自然或人為因素影響下巖堆易產生滑坡地質災害，屬于典型的不良工程地質現象之一。我國遼寧地區田師傅-桓仁段鐵路大前石嶺隧道進口段為巖堆邊坡，最大厚度近50m，且巖堆邊坡前緣靠近大雅河附近下臥深厚的冰層。由于大雅河下游修建大壩，大雅河水位上升近20m，在庫水升降作用下，下臥冰層必將融化，巖堆邊坡穩定性平衡狀態被打破，向不穩定方向發展。由于巖堆地質條件復雜，冰土及水土作用機理不清楚，且無類似邊坡工程處理經驗可借鑒，因此研究庫水蓄水及泄洪情況下含有下臥冰層巖堆邊坡穩定性成為一個急需解決的問題。采用物理模擬試驗模型研究庫水波動對含下臥冰層巖堆邊坡的穩定性影響，具有操作方便，針對性強，能準確測量巖堆邊坡變形及土壓力變化，直觀觀察坡體變形、破壞及冰層融化狀態等優點，對指導后續巖堆工程處治具有重要意義。

當前，對于庫水位波動對下臥冰層巖堆邊坡變形物理模型試驗研究相對較少，大部分為研究庫水或庫水與降雨聯合作用下土質邊坡穩定性的影響，如中國發明專利“降雨與庫水聯合作用下大型滑坡智能模型試驗系統”(授權公告號：CN103531071B，授權公告日：2016.2.17)，公開了一種降雨與庫水聯合作用下大型滑坡智能模型試驗系統，該系統包括柔性坡面試驗槽和分布式噴灑降雨模擬裝置，適用于我國雨水充沛地區的水庫型土質邊坡穩定性研究。中國發明專利“一種三維人工降雨水庫型滑坡物理模型試驗設備”(授權公告號：CN103616493B，授權公告日：2015.10.21)，公開了一種三維人工降雨水庫型滑坡物理模型試驗設備，能夠集多種物理量測量與控制系統、人工降雨系統、庫水控制系統。光電非接觸測試系統與TDR水分測試系統于一體的大型巖堆邊坡模型試驗平臺。中國專利“一種巖堆邊坡凍融循環作用變形物理模型試驗裝置及試驗方法”(授權公告號：CN104807975B公布日期：2016-8-17)，公開了一種巖堆邊坡凍融循環作用變形物理模型試驗裝置及試驗方法，適應于我國北方極寒地區的巖堆邊坡變形破壞機理分析及穩定性研究。

目前，已有庫水作用土質或巖質邊坡模型試驗中，邊坡體均無下臥冰層，故邊坡模型試驗不能模擬北方地區含下臥冰層邊坡，也不能適用于北方地區冬季開展模型試驗。已有巖堆邊坡凍融循環作用變形物理模型試驗中，主要考慮邊坡冰層全部融化或凍結對巖堆穩定性的影響，未考慮水庫蓄水導致水庫型巖堆邊坡含下臥冰層局部融化對巖堆邊坡的影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種庫水位波動對下臥冰層巖堆邊坡變形物理模型試驗模型及試驗方法，能夠改善現有物理模擬實驗考慮的工況少，不能模擬北方地區含下臥冰層滑坡，也不能適用于北方地區冬季開展模型試驗，未考慮水庫蓄水導致水庫型巖堆邊坡含下臥冰層局部融化對巖堆邊坡的影響等問題，具有操作方便，針對性強，能準確測量巖堆邊坡變形及土壓力變化，直觀觀察坡體變形、破壞及冰層融化狀態等優點，為水庫變化對下臥冰層巖堆邊坡變形破壞模擬研究提供了一種可行的裝置和方法，對指導后續巖堆工程處治具有重要意義。