[發明專利]一種新型模擬超重力邊坡模型試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202011583799.3
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112684146A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 胡斌;張真;李京;崔凱;崔阿能;王杰;魏二劍;馬利遙;李劍飛
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N3/12;G01N3/14;G01N3/02
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 張曉冬

1.一種新型模擬超重力邊坡模型試驗裝置，其特征在于，包括：模型箱體、加載機構及摩擦機構，其中，

所述模型箱體用于裝載邊坡模型；所述模型箱體的頂部、前側及后側都設置為敞口；

所述加載機構用于施加水平載荷到所述邊坡模型上，以提供摩擦所需的法向壓力；

所述摩擦機構用于產生豎直向下的摩擦力到所述邊坡模型上，以模擬巖質邊坡的重力場。

2.如權利要求1所述的新型模擬超重力邊坡模型試驗裝置，其特征在于，所述邊坡模型通過重晶石粉、石英砂及鐵粉為骨料的預制塊體堆砌而成。

3.如權利要求1所述的新型模擬超重力邊坡模型試驗裝置，其特征在于，所述模型箱體通過豎直設置的支柱固定在底座上；所述支柱為可伸縮結構。

4.如權利要求1所述的新型模擬超重力邊坡模型試驗裝置，其特征在于，所述模型箱體的右側設置為半封閉結構。

5.如權利要求1所述的新型模擬超重力邊坡模型試驗裝置，其特征在于，所述加載機構設置在所述模型箱體的前側，所述加載機構包括：液壓設備、油缸及壓板，

所述液壓設備通過油管與所述油缸連接，以輸送高壓油至所述油缸；

所述油缸的活塞桿連接所述壓板，所述壓板對應所述模型箱體的前側設置；所述油缸帶動所述壓板向所述邊坡模型施加水平壓應力。

6.如權利要求5所述的新型模擬超重力邊坡模型試驗裝置，其特征在于，還包括：鋼化玻璃板及塑料薄膜，

所述鋼化玻璃板活動設置在所述模型箱體的前側位置；所述壓板固定在所述鋼化玻璃板的一側，帶動所述鋼化玻璃板在所述模型箱體的前側與后側之間直線移動，使所述鋼化玻璃板向所述邊坡模型施加水平壓應力；

所述塑料薄膜設置在所述鋼化玻璃板與所述邊坡模型之間。

7.如權利要求1所述的新型模擬超重力邊坡模型試驗裝置，其特征在于，還包括若干微型壓力盒，設置在所述邊坡模型的前側；所述微型壓力盒連接有電阻應變測試儀，以發送施加在所述邊坡模型上的法向壓力值到所述電阻應變測試儀。

8.如權利要求1所述的新型模擬超重力邊坡模型試驗裝置，其特征在于，所述摩擦機構設置在所述模型箱體的后側，所述摩擦機構包括：摩擦帶、兩轉軸、傳送帶、減速機構及電動機，

所述摩擦帶緊貼所述邊坡模型后側布置，并通過兩端的所述轉軸使所述摩擦帶緊繃；

兩所述轉軸通過所述摩擦帶支座固定在墻面上；

其中一所述轉軸通過所述傳送帶連接所述減速機構；

所述減速機構與所述電動機連接。

9.一種新型模擬超重力邊坡模型試驗方法，其特征在于，通過權利要求1～8任一項所述新型模擬超重力邊坡模型試驗裝置實現，包括以下步驟：

根據相似比確定邊坡模型的物性參數和幾何參數指標，通過力學試驗確定相似材料的配合比，并配置所述相似材料；

通過所述相似材料堆砌出試驗設計的所述邊坡模型；

根據試驗設計的邊坡模型的Ng重力加速度及所述邊坡模型與所述摩擦機構之間的摩擦系數，通過所述加載機構對所述邊坡模型的前側施加法向壓力；

通過所述摩擦機構對所述邊坡模型施加豎直向下的摩擦力，以模擬所述邊坡模型的超重力；

實現所述邊坡模型的超重力模擬后，繼續開展所述邊坡模型的降雨、爆破振動及開挖試驗過程。

10.如權利要求9所述的新型模擬超重力邊坡模型試驗方法，其特征在于，在堆砌所述邊坡模型時，在所述邊坡模型內埋設位移傳感器、含水率傳感器。