[發明專利]一種反傾巖質邊坡模型試驗的模擬地應力試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202110477079.7
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113281488B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 張勃成;唐輝明;夏丁;寧奕冰;申培武;孫思璇;蘇雪雪
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N21/84;G01N3/12;G01L5/00;G01J5/48
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本發明提供一種反傾巖質邊坡模型試驗的模擬地應力試驗裝置，包括模型箱、應力加載系統及監控系統；模型箱內部設有滑動設置的應力加載板，應力加載板與模型箱的一側面之間形成容置空間；應力加載系統包括至少三個液壓伸縮臂及控制器，每一液壓伸縮臂的輸出端連接應力加載板，控制器分別連接各液壓伸縮臂，控制伸縮速率使應力加載板傾斜對反傾巖質邊坡模型施加傾斜作用力；監控系統包括高速攝像機、紅外攝像儀和普通攝像機。本發明的有益效果：可以通過調節各液壓伸縮臂位移及伸縮速率推動應力加載板給反傾巖質邊坡模型后部施加圍壓模擬反傾巖質邊坡真實狀態下的地應力，同時可以通過調整不同高度的液壓伸縮臂位移大小來模擬線性分布的地應力。

技術領域

本發明涉及室內邊坡物理模型試驗技術領域，尤其涉及一種反傾巖質邊坡模型試驗的模擬地應力試驗裝置及方法。

背景技術

隨著我國經濟快速發展，土木工程活動范圍的不斷擴大，已經在我國青藏高原區域規劃建設了大量水電工程項目，并且暴露出大量反傾巖質邊坡。這些邊坡形成機理復雜，影響因素眾多，往往會演化成大規模滑坡，嚴重威脅了水電、交通及其他項目的建設及運營。因此，反傾巖質邊坡變形演化過程及穩定性分析已經成為了國內外學者主要研究內容。數值模擬、物理模型試驗及力學分析方法已經成為反傾巖質邊坡穩定性分析的主要手段。由于物理模型試驗不僅可以控制邊坡的影響因素，還能從全局和局部角度觀察邊坡變形演化過程，已經成為了反傾巖質邊坡變形演化過程及穩定性分析的常規手段。

目前，常規模擬反傾巖質邊坡的物理模型試驗主要包括傾斜臺試驗、離心機試驗、底摩擦試驗及固定框架物理模型試驗。由于固定框架物理模型試驗簡單易行、造價低廉，能夠模擬反傾巖質邊坡假三維變形特征，使得該種方法已經成為了分析反傾巖質邊坡及其他地質災害最常用的物理模型試驗方法。尤其近幾年，隨著工程建設的不斷發展及滑坡邊坡地質災害頻發，使得固定框架物理模型試驗已經在高校科研及工程單位廣泛使用。

采用固定框架物理模型試驗往往模擬反傾巖質邊坡在自重作用或開挖狀態下變形演化機理及穩定性分析。然而現有方式存在以下不足：青藏地區反傾巖質邊坡往往受構造運動影響處于高地應力區，常規固定框架物理模型試驗無法模擬反傾巖質邊坡地應力，也就是說常規固定框架物理模型試驗儀器無法反應反傾巖質邊坡真實破壞過程；其次，傳統固定框架物理模型試驗系統在模擬邊坡自重作用或開挖狀態下變形演化過程中，耗時較長往往無法加速邊坡變形演化過程。由于傳統固定框架物理模型試驗系統仍然存在上述不足，因此急需開發一種較能反應真實應力狀態的新型的固定框架物理模型試驗系統。

發明內容

有鑒于此，為了解決常規模擬反傾巖質邊坡的物理模型試驗采用固定框架物理模型的不足之處，本發明的實施例提供了一種反傾巖質邊坡模型試驗的模擬地應力試驗裝置及方法。

本發明的實施例提供一種反傾巖質邊坡模型試驗的模擬地應力試驗裝置，包括模型箱、應力加載系統及監控系統；

所述模型箱內部設有滑動設置的應力加載板，所述應力加載板與所述模型箱的一側面之間形成反傾巖質邊坡模型的容置空間，且所述模型箱該側面上部設有缺口；

所述應力加載系統包括沿著豎直方向間隔設置的至少三個液壓伸縮臂及控制器，其中所有液壓伸縮臂均設置于所述應力加載板背離所述容置空間的一側，且每一所述液壓伸縮臂的輸出端連接所述應力加載板，所述控制器分別連接各所述液壓伸縮臂，用以控制各所述液壓伸縮臂的伸縮速率使所述應力加載板傾斜對反傾巖質邊坡模型施加傾斜作用力；

所述監控系統設置于所述模型箱的外部，包括用于監測反傾巖質邊坡模型破壞瞬時邊坡速度場的高速攝像機、用于監測邊坡溫度場確定滑坡破壞面位置的紅外攝像儀、以及用于監測反傾巖質邊坡模型整個變形演化過程的普通攝像機。

進一步地，所述應力加載板靠近所述容置空間一側的側面設有沿著豎直方向間隔設置的多個土壓力傳感器。