[發明專利]一種以降雨和地震為誘因的邊坡失穩實驗裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 202010828140.3
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111855121A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 王光進;尤耿明;孔祥云;胡斌;趙冰;劉文連;楊溢;黃勁松;張超;田森;袁利偉;聶聞;胡航;陳志斌
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01N33/24
• 代理公司: 昆明明潤知識產權代理事務所(普通合伙) 53215
• 代理人: 馬海紅

本發明涉及一種以降雨和地震為誘因的邊坡失穩實驗裝置及實驗方法，屬于巖土工程實驗裝置領域。由模型箱體、邊坡模型、降雨模擬裝置、振動模擬裝置和監測系統構成。模型箱體是一個透明且上方敞口的長方體并放置在振動臺，在模型箱體內堆筑邊坡模型。降雨模擬裝置的出水端位于模型箱體上方并向邊坡模型噴灑進而模擬降雨作用。振動模擬裝置通過電動機連接電源，將電能轉化為機械能，使振動臺產生振動進而模擬地震擾動。監測系統通過相關測試計連接讀數儀器得到實時數據，并由電腦終端進行處理。本實驗裝置能夠理想地模擬、監測邊坡在降雨入滲效應和地震動力響應耦合條件下的變形失穩。

技術領域

本發明涉及一種以降雨和地震為誘因的邊坡失穩實驗裝置及實驗方法，屬于巖土工程實驗裝置領域。

背景技術

邊坡失穩是我國地質災害中最常見的災害之一，邊坡的穩定性分析是巖土工程的一個重要研究方向，穩定性的影響原因有降雨、地震、人工開挖、各種荷載作用、巖土體工程性質等。而降雨和地震則是最主要也是較為常見的兩個因素，至今仍是邊坡穩定性研究的重點。邊坡在降雨或地震以及兩者耦合條件下失穩模式的分析研究，對于邊坡失穩的預防與整治將起到非常重要的作用。

在我國，天然巖坡和鐵路、公路等開挖形成的人工邊坡發生失穩破壞多發在雨季，近些年來，廣大學者普遍認識到了邊坡失穩的發生與降雨存在著關聯性；在地震方面，中科院地球環境研究所研究發現，由于2008年汶川地震產生近6萬個滑坡。地震通常持時較短，降雨則可能持續很長時間，表面看來，地震和降雨在持時方面的巨大差異，使二者之間耦合發生的概率極小，考慮其間的耦合作用似乎沒有必要。但是，2008年汶川8.0級特大地震所產生的余震之多、之強，使地震的持續影響時間大大超出了已有的認知，加上，正好趕上汶川降雨充沛的季節；因此在地震有效持續影響時間內，長時間的強降雨使滑坡的潛在危害增加。邊坡巖土體中的軟弱夾層是一種廣泛存在的地質體，由于其力學強度低、水理性質差和流變效應顯著；在降雨和地震擾動下對邊坡的變形失穩以及破壞模式在很大程度上受到軟弱夾層、軟弱夾層厚度以及軟弱夾層傾角的控制和影響。

因此研究邊坡在降雨與地震耦合條件下的失穩機理是十分有必要的，但現實條件下野外邊坡現場測試的實現成本較高，難度較大。

發明內容

本發明對現有技術存在的不足及未涉及之處，提出一種以降雨和地震為誘因的邊坡失穩實驗裝置及實驗方法，可以同時考慮邊坡在降雨入滲效應和地震動力響應耦合條件下的變形失穩，能夠在室內完成降雨與地震耦合條件下的邊坡失穩模擬實驗。研究邊坡在降雨與地震耦合條件下的失穩機理是十分有必要的，研究兩者耦合情況下邊坡失穩的觸發機制，分析軟弱夾層及夾層厚度、傾角變化在降雨和地震工況下對邊坡的影響，為預防此類邊坡失穩提供更多理論依據。

本發明采用的技術方案是：一種以降雨和地震為誘因的邊坡失穩實驗裝置，包括模型箱體1、邊坡模型2、降雨模擬裝置、振動模擬裝置和監測系統；

模型箱體1為一個透明且上方敞口的長方體并放置在振動臺26上，在模型箱體1內堆筑邊坡模型2，降雨模擬裝置的出水端位于模型箱體1的上方，振動模擬裝置位于模型箱體1的下方，監測系統包括安裝在邊坡模型2上的檢測裝置及位于模型箱體1外側的讀數儀器38和電腦終端39，檢測裝置與讀數儀器38連接，讀數儀器38和電腦終端39連接，

邊坡模型2位于模型箱體1內部下方，由左右對稱的兩半邊坡組成，兩半邊坡的坡腳位于整個邊坡模型2的中部，每一半邊坡內都設有檢測裝置，至少有一邊的邊坡內設有軟弱夾層3；

振動模擬裝置包括底板21、下底座22、固定座23、復位彈簧24、上底座25、振動臺26、電動機固定梁28、電動機29；底板21、下底座22、固定座23、上底座25、振動臺26自下而上固定連接，固定座23和上底座25之間設置復位彈簧24，電動機固定梁28固定在振動臺26的底面，電動機29安裝在電動機固定梁28上且與振動臺26連接。