[发明专利]一种模拟地震作用下边坡破坏的实验方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟地震作用下边坡破坏的实验方法及装置。

背景技术

崩塌、滑坡是地震产生的主要次生灾害，两类灾害均涉及到边坡的破坏。掌握地震作用下边坡的破坏机理及破坏模式，可以为边坡支挡结构的科学设计及选型优化提供理论依据。

目前，模拟地震作用下边坡破坏的实验方法及装置主要包括两类：一是振动台方法、二是离心机振动台方法。振动台是一种利用电动、电液压、压电或其他原理获得机械振动的装置。其原理是将激励信号输入一个置于磁场中的线圈，来驱动和线圈相联的工作台。离心机振动台由离心机、振动台面和附属设施构成。附属设施包括高性能作动器、伺服阀、控制系统、吊篮、缓冲隔振装置、冷却装置、信号接收装置、换向装置(多方向实验用)和油路设施(液压振动台用)等部分。振动台在模拟地震作用下边坡的破坏时存在难以克服的缺点：一是为了满足原型与模型的相似关系，只能模拟10米以下的低矮边坡；二是对输入加速度的幅值和频率有一定的限制，无法产生大幅值及高频率的地震波，也即难以模拟高烈度地区边坡的动态破坏过程。离心机振动台由于采用了离心机技术，克服了振动台存在的第一个缺点，但振动台存在的第二个缺点对离心机振动台依然存在。最主要的，地震作用下边坡的破坏是地震产生的动态应力波在坡体内部传播及坡体表面反射的结果，而振动台及离心机振动台只是在坡体模型底部输入三个方向的加速度时程，是一种一致性运动过程，只能模拟由于惯性效应产生的惯性破坏，这与地震产生的破坏机理是存在差别的。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种既能模拟波动效应，又能模拟高烈度下边坡动态破坏的实验方法及装置。

为实现上述目的，本发明一种模拟地震作用下边坡破坏的实验方法，具体为：

1)在实验场地上浇筑钢筋混凝土基础槽；

2)在钢筋混凝土基础槽内设置防水层；

3)在防水层上等间距铺设多排支撑架；

4)在相邻支撑架之间的间隙、支撑架上的向上开口槽内填满临时填充物；

5)在支撑架的上部浇注实验平台；

6)待实验平台浇注养护完毕后，将临时填充物挖出；

7)在实验平台上堆设各种类型的实验模型；

8)在基础槽内注水，并使水位没过实验平台底边线；

9)将爆源穿入支撑架的向上开口槽内，并根据实验要求来设置爆源的药量、爆源的位置及爆炸的持续时间；

10)引爆爆源，进行模拟地震实验。

一种实施上述方法的模拟地震作用下边坡破坏的实验装置，包括基础槽，基础槽内铺设有多排支撑架，在支撑架上设置有用于堆设实验模型的实验平台，支撑架上设置有向上开口槽，并在其内设置有爆源。

进一步，所述基础槽为钢筋混凝土基础槽，所述实验平台为钢筋混凝土实验平台。

进一步，所述基础槽内设置防水层，并且所述基础槽内设置有没过所述实验平台底边线的水。

进一步，所述支撑架为开口向上设置的槽钢、或水泥墩及各类管材，其等间距铺设在所述基础槽内。

进一步，所述实验模型为沙土边坡模型、粘土边坡模型、基覆边坡模型、岩质边坡模型。

进一步，所述爆源包括相间隔设置的多个起爆雷管，多个起爆雷管之间均通过导爆索相连，起爆雷管、导爆索均缠绕在一钢筋上，钢筋穿入所述开口槽内。

进一步，所述起爆雷管包括电雷管、数码雷管及延时雷管，起爆方式包括电起爆、数码起爆及延时起爆。

进一步，所述实验平台顶部设置有用于防止所述实验模型横向位移的侧挡板。

进一步，所述实验平台为单坡实验平台或双坡实验平台。

本发明中通过改变导爆索的药量，可以模拟不同地震烈度下边坡的破坏特性；通过改变爆源的位置，可以模拟不同地震入射方向对边坡破坏位置的影响；通过采用延时起爆技术，可以研究不同地震持时对边坡破坏模式的影响。与传统的振动台技术及离心机振动台技术相比，可以模拟高烈度下边坡的破坏过程，可以模拟地震产生的波动效应对边坡破坏的影响。

附图说明

图1为研究地震烈度对边坡破坏影响的实验装置图；

图2为爆源示意图；

图3为研究地震角度对边坡破坏影响的实验装置图；

图4为研究地震持时对边坡破坏影响的实验装置图；

具体实施方式