[發(fā)明專(zhuān)利]一種模擬極震區(qū)邊坡遭受側(cè)向沖擊荷載的動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試裝置及測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810449970.8
• 申請(qǐng)日: 2018-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108919339B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周洪福;劉彬;韋玉婷;文聯(lián)勇;符文熹;葉飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心（西南地質(zhì)科技創(chuàng)新中心）;四川大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01V1/02
• 分類(lèi)號(hào): G01V1/02;G01V1/04;G09B23/40
• 代理公司: 成都泰合道知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51231
• 代理人: 呂曉霞

1.一種模擬極震區(qū)邊坡遭受側(cè)向沖擊荷載的動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于：包括反力框架、試驗(yàn)箱、彈簧、滑槽、支架；所述試驗(yàn)箱內(nèi)設(shè)置有邊坡模型，所述邊坡模型包括放置于試驗(yàn)箱底部的路堤及置于路堤上的邊坡，所述邊坡截面為直角梯形狀，試驗(yàn)箱上部與邊坡斜面及路堤對(duì)應(yīng)部分為開(kāi)口設(shè)置，所述試驗(yàn)箱前壁上設(shè)有觀察窗口，所述邊坡模型斜面一側(cè)朝向觀察窗口；所述試驗(yàn)箱置于反力框架內(nèi)，所述反力框架的上部、底部、左側(cè)及右側(cè)設(shè)有鋼板，所述反力框架上部與邊坡斜面及路堤對(duì)應(yīng)部分為開(kāi)口設(shè)置，所述反力框架右側(cè)鋼板上設(shè)有碰撞矩形開(kāi)口；

所述試驗(yàn)箱上部、左側(cè)壁及右側(cè)壁通過(guò)彈簧與反力框架的上部、左側(cè)及右側(cè)鋼板對(duì)應(yīng)連接，所述試驗(yàn)箱與反力框架底部鋼板之間設(shè)置有可沿左右側(cè)方向水平自由滑動(dòng)的鋼球，所述試驗(yàn)箱底部外側(cè)和反力框架底部鋼板內(nèi)側(cè)沿左右側(cè)方向設(shè)置有對(duì)應(yīng)的用于容納鋼球的滑軌；

所述滑槽分為豎直加速段、弧形加速段、水平直線段和水平弧形撞擊段，所述水平弧形撞擊段的弧形拐點(diǎn)穿過(guò)碰撞矩形開(kāi)口固連于試驗(yàn)箱右側(cè)壁的形心處；所述滑槽底部設(shè)有至少一個(gè)用以固定滑槽的支架。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬極震區(qū)邊坡遭受側(cè)向沖擊荷載的動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于：所述滑槽的豎直加速段高度可調(diào)節(jié)，所述滑槽上設(shè)有可升降平臺(tái)，所述可升降平臺(tái)設(shè)有可讓小球滑動(dòng)的小槽，所述小槽一端與滑槽的豎直加速段連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬極震區(qū)邊坡遭受側(cè)向沖擊荷載的動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于：所述滑槽的水平弧形撞擊段以試驗(yàn)箱右側(cè)壁的形心處法線為對(duì)稱(chēng)軸呈鏡像對(duì)稱(chēng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2-3任一項(xiàng)所述的一種模擬極震區(qū)邊坡遭受側(cè)向沖擊荷載的動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于：所述滑槽的水平弧形撞擊段與試驗(yàn)箱右側(cè)壁的形心處法線的夾角為θ，30°≤θ≤60°。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬極震區(qū)邊坡遭受側(cè)向沖擊荷載的動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于：所述試驗(yàn)箱上部與反力框架的上部鋼板之間、試驗(yàn)箱左側(cè)壁與反力框架左側(cè)鋼板之間、試驗(yàn)箱右側(cè)壁與反力框架右側(cè)鋼板之間、試驗(yàn)箱底部與反力框架的底部鋼板之間每個(gè)面的彈簧個(gè)數(shù)N由以下公式得到：

其中K為邊坡的彈性抗力系數(shù)，k₀為單個(gè)彈簧的彈性系數(shù)。

6.一種模擬極震區(qū)邊坡遭受側(cè)向沖擊荷載的動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試方法，其特征在于：包括以下步驟，

(a)提供如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種模擬極震區(qū)邊坡遭受側(cè)向沖擊荷載的動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試裝置，按照試驗(yàn)方案中的邊坡的參數(shù)對(duì)試驗(yàn)土樣進(jìn)行合理配比，將試驗(yàn)土樣及邊坡模型安置于試驗(yàn)箱內(nèi)；

(b)將小球在可升降平臺(tái)上釋放，小球在滑槽內(nèi)依次經(jīng)過(guò)豎直加速段、弧形加速段、水平直線段和水平弧形撞擊段，然后穿過(guò)反力框架右側(cè)壁的碰撞矩形開(kāi)口在水平弧形撞擊段的弧形拐點(diǎn)撞擊試驗(yàn)箱，觀察邊坡模型的力學(xué)響應(yīng)；

(c)通過(guò)周期性的釋放小球撞擊試驗(yàn)箱，模擬在極震區(qū)地震橫波作用下邊坡模型的動(dòng)力響應(yīng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種模擬極震區(qū)邊坡遭受側(cè)向沖擊荷載的動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試方法，其特征在于：所述步驟(b)中小球撞擊試驗(yàn)箱的平均撞擊力由以下公式得到：

其中M為小球的質(zhì)量，單位為kg；為小球撞擊試驗(yàn)箱后的速度，為小球撞擊試驗(yàn)箱前的速度，單位為m/s；Δt為小球撞擊試驗(yàn)箱的時(shí)間，單位為s；即為模擬地震橫波作用在邊坡模型的作用力；

其中由以下公式得到：

h₁為小球釋放點(diǎn)與撞擊點(diǎn)之間的垂直距離，單位為m；g＝9.8m/s²。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種模擬極震區(qū)邊坡遭受側(cè)向沖擊荷載的動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試方法，其特征在于：當(dāng)考慮單一地震橫波作用時(shí)，在滑槽豎直加速段的同一位置、經(jīng)過(guò)不同的時(shí)間間隔釋放小球。

9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種模擬極震區(qū)邊坡遭受側(cè)向沖擊荷載的動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試方法，其特征在于：當(dāng)考慮不同強(qiáng)度地震橫波作用時(shí)，在滑槽豎直加速段的不同位置、經(jīng)過(guò)不同的時(shí)間間隔釋放小球。