[發(fā)明專利]一種模擬冰緣型凍土邊坡變形破壞的試驗裝置及試驗方法

有效

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• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113567497B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫思璇;唐輝明;安鵬舉;于博帆;張永權(quán);蘇雪雪;唐春燕;方堃
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號: G01N25/58
• 分類號: G01N25/58;G01N33/24
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本發(fā)明提供一種模擬冰緣型凍土邊坡變形破壞的試驗裝置，包括：傾斜板，其上表面布設(shè)有用于承載凍結(jié)層的保溫層；滑動設(shè)置于所述傾斜板上的剪切箱體，其下端敞口并支撐于凍結(jié)層上，所述剪切箱體內(nèi)部用于鋪設(shè)堆積于凍結(jié)層之上的碎石土；用以對所述剪切箱體輸水的供水件；以及與所述傾斜板連接的升降機(jī)構(gòu)，其用于驅(qū)動所述傾斜板傾斜至設(shè)定角度，使模擬冰凍及融化過程中所述剪切箱體及其內(nèi)部碎石土滑動。本發(fā)明的有益效果：凍結(jié)層模擬永久凍土環(huán)境，剪切箱體內(nèi)部的碎石土模擬凍土邊坡，室內(nèi)模擬冰緣型凍土邊坡變形破壞過程，揭示邊坡破壞機(jī)理，還原真實凍融循環(huán)條件下邊坡破壞狀況的特點，為研究凍融循環(huán)作用對碎石土邊坡穩(wěn)定性的影響提供條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及凍土邊坡模型試驗技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬冰緣型凍土邊坡變形破壞的試驗裝置及試驗方法。

背景技術(shù)

碎石土是由顆粒較大的碎石和顆粒較小的土粒組成的特殊性質(zhì)的土，碎石土邊坡穩(wěn)定性及防護(hù)對策歷來是工程建設(shè)中特別關(guān)注的技術(shù)課題。而尤其對于處在季節(jié)性凍土區(qū)如川藏鐵路地段的碎石邊坡土而言，隨著季節(jié)的交替，凍土區(qū)會反復(fù)發(fā)生凍融循環(huán)作用，在此過程中，土壤理化性質(zhì)的改變使碎石土邊坡穩(wěn)定狀態(tài)逐漸遭受破壞，最終發(fā)生失穩(wěn)。據(jù)調(diào)查，中國高海拔地區(qū)多年凍土面積居世界首位，因此研究凍融循環(huán)作用對碎石土邊坡穩(wěn)定性的影響具有重要且現(xiàn)實的意義。目前，可缺少供室內(nèi)進(jìn)行模擬凍融循環(huán)作用對碎石土邊坡穩(wěn)定性影響的裝置與儀器。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，為了解決缺少室內(nèi)進(jìn)行模擬凍融循環(huán)作用對碎石土邊坡穩(wěn)定性影響裝置和儀器的問題，本發(fā)明的實施例提供了一種模擬冰緣型凍土邊坡變形破壞的試驗裝置及試驗方法。

本發(fā)明的實施例提供一種模擬冰緣型凍土邊坡變形破壞的試驗裝置，包括：

傾斜板，其上表面布設(shè)有用于承載凍結(jié)層的保溫層；

滑動設(shè)置于所述傾斜板上的剪切箱體，其下端敞口并支撐于凍結(jié)層上，所述剪切箱體內(nèi)部用于鋪設(shè)堆積于凍結(jié)層之上的碎石土；

用以對所述剪切箱體輸水的供水件；

以及與所述傾斜板連接的升降機(jī)構(gòu)，其用于驅(qū)動所述傾斜板傾斜至設(shè)定角度，使模擬冰凍及融化過程中所述剪切箱體及其內(nèi)部碎石土滑動。

進(jìn)一步地，還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其包括埋設(shè)于所述剪切箱體內(nèi)部的分布式光纖傳感器、布設(shè)于所述剪切箱體滑動路徑一端的位移傳感器、布設(shè)于所述傾斜板上的傾角計、用于測量融化水體重量的稱重秤、以及設(shè)置于所述剪切箱體一側(cè)的攝像機(jī)。

進(jìn)一步地，還包括恒溫室。

進(jìn)一步地，所述傾斜板一端下部連接所述升降機(jī)構(gòu)的輸出端、另一端下部分別與兩支座鉸接。

進(jìn)一步地，所述升降機(jī)構(gòu)為千斤頂。

進(jìn)一步地，所述傾斜板的相對兩側(cè)均設(shè)有滑桿，所述剪切箱體的相對兩側(cè)面的外側(cè)均設(shè)有滑輪，所述滑輪限制于所述滑桿上且可滑動。

進(jìn)一步地，所述剪切箱體包括金屬框架及嵌設(shè)在所述金屬框架表面的透明玻璃板。

進(jìn)一步地，所述保溫層為玻璃纖維棉材料。

本發(fā)明的實施例提供的一種模擬冰緣型凍土邊坡變形破壞的試驗裝置的技術(shù)方案帶來的有益效果是：通過凍結(jié)層模擬永久凍土環(huán)境，通過剪切箱體內(nèi)部的碎石土模擬凍土邊坡，實現(xiàn)室內(nèi)條件下模擬冰緣型凍土邊坡變形破壞過程，揭示邊坡破壞機(jī)理，還原真實凍融循環(huán)條件下邊坡破壞狀況的特點，為研究凍融循環(huán)作用對碎石土邊坡穩(wěn)定性的影響提供條件。

另外，基于上述模擬冰緣型凍土邊坡變形破壞的試驗裝置，本發(fā)明的實施例還提供了一種模擬冰緣型凍土邊坡變形破壞的試驗方法，包括以下步驟：

S1配置設(shè)定含水率的碎石土；