[發(fā)明專利]一種邊坡卸荷開挖的物理模擬試驗裝置及其使用方法

在審

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• 申請日: 2020-12-26
• 公開（公告）號: CN112730082A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙偉華;帥攀;趙建軍;李艾濃;楊沛璋
• 申請（專利權(quán)）人: 成都理工大學(xué)
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N1/36;G01N1/38;G01N3/06
• 代理公司: 成都時譽知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51250
• 代理人: 葉斌

1.一種邊坡卸荷開挖的物理模擬試驗裝置，其特征在于：包括預(yù)制模型框、加載系統(tǒng)、反力裝置、實驗數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊與采集系統(tǒng)、模擬分級開挖系統(tǒng)，所述加載系統(tǒng)和所述反力裝置的輸出端接與所述預(yù)制模型框接觸，所述實驗數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊與采集系統(tǒng)的輸入端均預(yù)設(shè)在所述預(yù)制模型框的監(jiān)測位，所述加載系統(tǒng)和所述反力裝置均受所述模擬分級開挖系統(tǒng)控制。

2.如權(quán)利要求1所述的一種邊坡卸荷開挖的物理模擬試驗裝置，其特征在于：所述預(yù)制模型框是由厚度2mm的鋼板制成，模具寬20cm，正面與開挖面一致，側(cè)面未封板。

3.如權(quán)利要求2所述的一種邊坡卸荷開挖的物理模擬試驗裝置，其特征在于：所述加載系統(tǒng)由液壓泵、壓力表、單向閥、減壓閥和液壓伺服控制組成，通過手動控制的方式對加卸載進行控制。

4.如權(quán)利要求3所述的一種邊坡卸荷開挖的物理模擬試驗裝置，其特征在于：所述反力裝置包括反力架、液壓伺服控制、連接鋼架、墊板，所述液壓伺服控制的輸出端與所述預(yù)制模型框通過墊塊連接，所述液壓伺服控制安裝在所述反力架上，所述液壓伺服控制通過所述連接鋼架與所述反力架連接。

5.如權(quán)利要求4所述的一種邊坡卸荷開挖的物理模擬試驗裝置，其特征在于：所述試驗數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊與采集系統(tǒng)主要包括變形破壞監(jiān)測模塊、應(yīng)力監(jiān)測模塊、應(yīng)變監(jiān)測模塊、其他監(jiān)測模塊及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述變形破壞監(jiān)測模塊包括水平位移、豎向位移和裂縫監(jiān)測，所述應(yīng)力監(jiān)測模塊包括土壓力的監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集。

6.一種使用邊坡卸荷開挖的物理模擬試驗裝置的方法，其特征在于：

S1：地質(zhì)原型概化，根據(jù)對應(yīng)的巖性選擇強卸荷巖體、弱卸荷巖體和微新巖體；

S2：模擬開挖卸荷方案，對實際開挖進行簡化，按實際開挖方案順序進行開挖；

S3：確定相似常熟與材料配比，采用直剪試驗確定材料配比；

S4：進行試驗并采集數(shù)據(jù)，布置監(jiān)測點；

S5：根據(jù)實驗結(jié)構(gòu)進行分析并總結(jié)方案。

7.如權(quán)利要求6所述的一種邊坡卸荷開挖的物理模擬試驗裝置，其特征在于：

所述S4中的試驗步驟為：

(1)配制相似材料，在預(yù)制模型框中填筑形成模型邊坡；

(2)在填筑的同時安裝、埋設(shè)土壓力監(jiān)測儀器；

(3)待模擬邊坡固結(jié)達到一定的強度后，對模型進行脫模，將模型轉(zhuǎn)移到加載框架中，安裝應(yīng)變監(jiān)測儀器，設(shè)置位移監(jiān)測；

(4)安裝好模擬分級開挖系統(tǒng)，使用加該系統(tǒng)進行模擬分級開挖；

(5)在模擬開挖同時及之后進行各種數(shù)據(jù)的監(jiān)測采集。

8.如權(quán)利要求7所述的一種邊坡卸荷開挖的物理模擬試驗裝置，其特征在于：

所述S4和所述S5之間：在模擬開挖同時及之后進行各種數(shù)據(jù)的監(jiān)測采集在初始加載以模擬開挖前原始坡體內(nèi)部應(yīng)力后，需要對模型內(nèi)部的土壓力、應(yīng)變，進行初次采集，作為模型的原始位置和應(yīng)力情況，用于之后的分析。