[發明專利]一種模擬地下水誘發土質邊坡失穩的方法

在審

• 申請號: 201810642740.3
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN108828189A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 張曉超;裴向軍;張子東;韓祥森;王思鐸
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙凱

本發明公開了一種模擬地下水誘發土質邊坡失穩的方法，其特征在于，包括以下步驟：a、將物理模型置于離心機上；b、升高外置水箱的高度，打開出水閥門和進水閥門，根據飽和的土層厚度向土層中滲水，完成土體飽和過程；c、關閉進水閥門，降低外置水箱高度，提高離心加速度，使物理模型內孔隙水壓力固結消散；d、固結完成后，打開進水閥門，根據內置水箱的預設水位高度，將外置水箱升高到對應高度，內置水箱內的水滲至土層內，在不同高度停留得到不同水位高度時對坡體的入滲量，觀察物理模型內濕潤鋒的變化及坡體變形情況。本發明能夠實時精確的調節地下水位高度，防止水流對坡體造成沖刷，整個試驗過程操作性強，可靠性高，試驗效果好。

技術領域

本發明涉及到物理模型試驗領域，尤其涉及一種在離心機上模擬地下水誘發土質邊坡失穩的方法。

背景技術

在土質邊坡中，人為擾動、降雨、灌溉及地下水等是影響邊坡穩定性的主要因素。

現在開挖、堆載等人為擾動及降雨對土質邊坡穩定性的影響通過室內試驗、數值模擬及模型試驗已得到較為系統的研究，而地下水對土質邊坡穩定性的研究受到地下水模擬和水位控制技術的限制，對其研究較多的集中在室內試驗及數值模擬方面。

因此，實現控制地下水位是通過模型試驗研究地下水誘發土質邊坡穩定性的最關鍵前提。離心機模型試驗是目前一種最佳的模型試驗手段，通過離心力來模擬重力，根據相似理論，設計合適的離心加速度，能夠真實的再現邊坡的實際應力狀態。土質邊坡中的地下水位受外界影響較大，例如，農業灌溉、季節降雨、工程活動人為改變地下水排泄通道、人為抽取地下水等。因此地下水的活動是復雜的，不是單純的升高或者降低。目前，離心機試驗中模擬地下水位的方法主要是通過向水箱中注水或排水，再經過滲水孔向模型箱內滲水，從而抬高或降低模型箱地下水位，實時模擬地下水位的升降工況。

公開號為CN 107152038A，公開日為2017年09月12日的中國專利文獻公開了一種土工離心模型試驗設備，包括模型箱，其特征在于：所述模型箱內底部設有儲水箱，中上部位于儲水箱上通過立設的地連墻板隔出基坑腔和填設有土料的填土腔，所述填土腔內設有通過導管一與所述儲水箱連接的用于控制填土腔的水位升降的水位水箱，所述水位水箱與填土腔之間通過密布的滲水孔連通，所述基坑腔與所述儲水箱之間通過導管二連接，所述地連墻板上設有用于監測基坑開挖、地下水位變化對地連墻板所承受內力的應變片和側向土壓力變化的土壓傳感器。

該專利文獻公開的土工離心模型試驗設備，不能實現精確、持續的水位控制，無法得到保持某一水位高度時對坡體的入滲量，并且在離心力下，水會通過滲水孔對模型箱內的模型產生一個沖刷作用，離心力越大，沖刷作用越明顯，會對模型產生嚴重的損毀，不能實現理想的控制地下水位，達不到預期的試驗效果。

發明內容

本發明為了克服上述現有技術的缺陷，提供一種模擬地下水誘發土質邊坡失穩的方法，本發明能夠實時精確的調節地下水位高度，有效防止水流對坡體造成沖刷，整個試驗過程操作性強，試驗可靠性高，試驗效果好。

本發明通過下述技術方案實現：

一種模擬地下水誘發土質邊坡失穩的方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、將物理模型放置于離心機吊籃底座上，開啟離心機，離心機給物理模型一個離心加速度，對土層底部的土體進行飽和；

b、升高外置水箱的高度，打開出水閥門和進水閥門，根據飽和的土層厚度，通過水流量傳感器控制注水量緩慢向土層中滲水，完成整個土層的土體飽和過程；

c、關閉進水閥門，降低外置水箱的高度，提高離心加速度，使物理模型內孔隙水壓力固結消散，通過土層內的孔隙水壓力傳感器判斷固結是否完成；