[發(fā)明專利]一種多場(chǎng)耦合作用下巖質(zhì)邊坡開(kāi)挖模型試驗(yàn)裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011583823.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112684147A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24;G01N3/313;G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 北京眾達(dá)德權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11570
• 代理人: 張曉冬

本發(fā)明涉及一種多場(chǎng)耦合作用下巖質(zhì)邊坡開(kāi)挖模型試驗(yàn)裝置包括：模型箱體、降雨滲流機(jī)構(gòu)、爆破振動(dòng)機(jī)構(gòu)及水平加載機(jī)構(gòu)，模型箱體用于裝載邊坡模型；降雨滲流機(jī)構(gòu)用于產(chǎn)生降雨到邊坡模型上，以模擬降雨?duì)顩r；爆破振動(dòng)機(jī)構(gòu)用于產(chǎn)生振動(dòng)，并振動(dòng)作用在邊坡模型上，以模擬爆破狀況；水平加載機(jī)構(gòu)用于施加水平荷載到邊坡模型上，以模擬巖質(zhì)邊坡的初始應(yīng)力場(chǎng)。該試驗(yàn)裝置可用于進(jìn)行降雨、爆破振動(dòng)及開(kāi)挖卸荷耦合作用下巖質(zhì)邊坡模型試驗(yàn)研究，邊坡變形破壞的外部影響因素考慮全面，有效地提高了礦山邊坡穩(wěn)定性研究的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及邊坡模型實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多場(chǎng)耦合作用下巖質(zhì)邊坡開(kāi)挖模型試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)

在露天采礦工程中常出現(xiàn)滑坡災(zāi)害，礦山邊坡的失穩(wěn)破壞不僅會(huì)影響礦山開(kāi)采工作的正常進(jìn)行，也會(huì)造成大量的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。因此，露天開(kāi)采中滑坡災(zāi)害機(jī)理、控制、監(jiān)測(cè)預(yù)警一直以來(lái)是礦業(yè)邊坡工程領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。其中降雨滲流、爆破振動(dòng)及開(kāi)挖卸荷等一種或多種因素共同作用是誘發(fā)礦山邊坡變形破壞的主要原因，使得深入研究降雨滲流和爆破振動(dòng)等多場(chǎng)耦合作用下礦山邊坡失穩(wěn)規(guī)律對(duì)礦山高效開(kāi)采具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。

邊坡模型試驗(yàn)?zāi)苄蜗?、直觀地模擬邊坡的受力、變形及破壞的全過(guò)程，揭示可控影響因素對(duì)滑坡致災(zāi)孕育演化過(guò)程的影響，一直廣受邊坡領(lǐng)域的學(xué)者青睞，并取得了大量有意義的研究成果，但仍存在一些不足。目前的模型試驗(yàn)裝置存在以下幾個(gè)方面問(wèn)題：一是邊坡模型試驗(yàn)裝置功能較單一，只考慮了降雨滲流及爆破振動(dòng)等單因素作用下巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性影響，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多種因素對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響的研究；二是考慮邊坡初始狀態(tài)不全面，忽略了初始應(yīng)力場(chǎng)的影響；三是多因素耦合作用下邊坡模型受設(shè)備、人為因素干擾大，測(cè)試結(jié)果與真實(shí)情況存在一定的偏差。

因此，考慮降雨滲流、爆破振動(dòng)及開(kāi)挖卸荷等因素共同作用下的邊坡模型試驗(yàn)?zāi)M還存在困難，并對(duì)后續(xù)開(kāi)展邊坡穩(wěn)定性及滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警等研究產(chǎn)生障礙。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N多場(chǎng)耦合作用下巖質(zhì)邊坡開(kāi)挖模型試驗(yàn)裝置及方法，解決或部分解決了現(xiàn)有技術(shù)還無(wú)法模擬在降雨滲流、爆破振動(dòng)及開(kāi)挖卸荷等因素共同作用下的邊坡模型試驗(yàn)的技術(shù)問(wèn)題；實(shí)現(xiàn)了提供一種多場(chǎng)耦合作用下巖質(zhì)邊坡開(kāi)挖模型試驗(yàn)裝置，可用于進(jìn)行降雨、爆破振動(dòng)及開(kāi)挖卸荷耦合作用下巖質(zhì)邊坡模型試驗(yàn)研究，邊坡變形破壞的外部影響因素考慮全面，有效地提高了礦山邊坡穩(wěn)定性研究的可靠性。

本申請(qǐng)所提供的一種多場(chǎng)耦合作用下巖質(zhì)邊坡開(kāi)挖模型試驗(yàn)裝置，包括：模型箱體、降雨滲流機(jī)構(gòu)、爆破振動(dòng)機(jī)構(gòu)及水平加載機(jī)構(gòu)，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敞口，底部開(kāi)設(shè)排水孔；所述模型箱體設(shè)置有透明材質(zhì)的前側(cè)板；

所述降雨滲流機(jī)構(gòu)用于產(chǎn)生降雨到所述邊坡模型上，以模擬降雨?duì)顩r；

所述爆破振動(dòng)機(jī)構(gòu)用于產(chǎn)生振動(dòng)，并振動(dòng)作用在所述邊坡模型上，以模擬爆破狀況；

所述水平加載機(jī)構(gòu)用于施加水平荷載到所述邊坡模型上，以模擬巖質(zhì)邊坡的初始應(yīng)力場(chǎng)。

作為優(yōu)選，所述邊坡模型通過(guò)重晶石粉、石英砂及鐵粉為骨料的預(yù)制塊體堆砌而成。

作為優(yōu)選，所述邊坡模型設(shè)置有開(kāi)挖塊體，通過(guò)預(yù)留開(kāi)挖面可在試驗(yàn)過(guò)程中隨時(shí)取出所述開(kāi)挖塊體。

作為優(yōu)選，所述排水孔設(shè)置在所述模型箱體的底板右側(cè)位置，所述排水孔連接有排水管，所述排水管上設(shè)置有止水閥；

所述模型箱體的前側(cè)板為鋼化玻璃，所述前側(cè)板與所述模型箱體的底板、左側(cè)板及右側(cè)板之間的孔隙通過(guò)密封膠填充；

所述前側(cè)板上設(shè)置有坐標(biāo)網(wǎng)格；

所述模型箱體的底部設(shè)置若干萬(wàn)向輪。

作為優(yōu)選，所述降雨滲流機(jī)構(gòu)包括：降雨支架、若干噴頭、分管路、供水管路、流量調(diào)節(jié)閥、流量表、水泵及水桶，