[發明專利]一種邊坡滑坡試驗裝置

在審

• 申請號: 201710368835.6
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107102119A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 馬海濤;張興凱;秦宏楠;劉勇鋒;李志清;宋寶宏
• 申請（專利權）人: 中國安全生產科學研究院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,陳亮

技術領域

本發明涉及邊坡工程試驗技術領域，尤其涉及一種邊坡滑坡試驗裝置。

背景技術

滑坡是斜坡巖土體沿著慣通的剪切破壞面所發生的滑移地質現象，隨著世界人口的不斷增長，人類生產生活的空間不斷擴展，以經濟和技術條件為支撐的工程活動愈加頻繁，加之受全球氣候變化的因素的影響，滑坡災害頻發，其中不乏大型滑坡災害，造成了巨大的人員傷亡及財產損失，迄今為止，但凡有人類生產生活活動的地區，都發生過滑坡災害。

礦山邊坡穩定性是我國露天礦山特別是深部開采露天礦山必須面對的一個重大問題，對滑坡內在破壞機理及特征進行研究，從而提前做出應對措施，是礦山安全生產領域的重要研究方向及關鍵技術環節?，F有技術中的邊坡失穩試驗，往往采用等比例縮小模型在有限封閉空間水平地面進行堆筑，由于縮尺后邊界條件，特別是重力效應，真正通過相似性模擬出現了邊坡滑坡現象的幾乎沒有文獻及報道，這大大限制了對邊坡工程失穩破壞機理的認識和探索；同時對于傳統滑坡試驗場，通常也無法同時做到地下水、降水、上覆荷載、坡體材料組成不同變量共同作用下的滑坡模擬，導致模擬誤差較大，不能反應實際的滑坡破壞情況。

發明內容

本發明的目的是提供一種邊坡滑坡試驗裝置，上述裝置可以進行大型邊坡工程室內相似性模擬試驗，從而對邊坡失穩的動態演化過程進行跟蹤、分析及研究，為邊坡失穩破壞前起及時準確的預警提供技術支持。

一種邊坡滑坡試驗裝置，所述裝置包括模型框架系統、軸向加載裝置、地下水及降雨模擬系統和伺服控制系統，其中：

所述模型框架系統包括加載梁、反力梁、承載柱、后墻、側墻及底板，用于模型試樣的制備和各種試驗模擬，采用鋼結構拼接制造而成；

進一步的，所述加載梁在絲桿升降機的帶動下能在一定距離內自由滑動，并能根據滑坡試驗時的實際情況調整加載位置，驅動方式為伺服電機驅動；

所述反力梁有兩根，安裝在所述加載梁的上方，通過螺栓與承載柱連接在一起；

所述承載柱與底板、反力梁相互連接，構成內部受力的反力框架，所述承載柱主要承受軸向加載時的拉力和模型側鼓時的水平鼓脹力；

所述底板承受模型試樣帶來的軸向應力；

所述后墻和側墻均采用50B工字拼焊而成，與所述承載柱和底板相互連接，比所述模型試樣的高度要高；

所述后墻和側墻與所述模型試樣相接觸的內側采用透明有機玻璃板，該透明有機玻璃板通過螺釘安裝在墻體內側的型鋼上，為所述模型試樣提供側向約束；

所述軸向加載裝置采用減速機驅動滾珠絲桿副結構，絲桿旋轉螺母垂直運動，螺母前段有應力傳感器；

所述伺服控制系統包括計算機、控制器、伺服驅動器和傳感器，用于控制所述軸向加載裝置來調節力的大小，其中：

所述計算機將控制命令發送到所述控制器，所述控制器根據所述傳感器傳送回來的數據與所述計算機發出的命令數據進行對比計算，根據計算結果對所述伺服驅動器發出控制指令，所述伺服驅動器驅動絲桿動作，使得所述傳感器的數值發生變化；此數值再次傳送到所述控制器，形成伺服閉環控制系統；

所述地下水及降雨模擬系統包括儲水箱、增壓泵、調壓閥、供水管路、噴頭及壓力流量儀表，用于模擬地下水滲水試驗和降雨試驗，并通過調節系統壓力來控制系統流量。

所述加載梁采用100mm優質碳素結構鋼Q345焊接加工而成，內部設置有加強筋，用于對模型試樣施加軸向載荷。

所述地下水及降雨模擬系統的噴頭包括三組，紅色噴頭為第一組，藍色噴頭為第二組，黑色噴頭為第三組，每組噴頭單獨用軟塑料管連接，能獨立控制各組噴淋裝置。

所述噴頭采用不銹鋼管制成，噴頭向上噴水，在頂部設有遮擋，利用遮擋使得水流自然反射下來，形成降雨。

在所述地下水及降雨模擬系統的水源處還安裝有增壓泵，用來控制降雨壓力與水量。

在所述地下水及降雨模擬系統中，位于模型框架系統的底部20cm范圍為碎石，右側底面有進水口，當水位超過所述模型試樣坡腳處時，整個水平水位線由下而上整體上升，從而模擬邊坡在地下水位上升情況下的失穩情況。

所述伺服控制系統的傳感器包括軸向負荷傳感器和位移傳感器，其中：

所述軸向負荷傳感器用于軸向的載荷測量，為輪輻式負荷傳感器；

所述位移傳感器為拉線式位移傳感器。