[发明专利]一种膨胀土边坡吸湿变形模型试验方法及系统

权利要求书

1.一种膨胀土边坡吸湿变形模型试验的方法，其步骤是：

A、对现场采集土样进行翻晒，测定土样含水率达到原状样的50~60%时进行填土，填筑土体与实际工程边坡土体保持一致，保持土体的渗透性、膨胀性、力学性质与原状土高度相似性，土体填筑尺寸控制厚度0.6~0.8m；

B、在模型箱内部侧壁均匀涂抹凡士林，将土样在模型箱中进行阶梯状水平分层填筑，填筑分4层进行，每层土体填筑工序为：松铺—人工压实—表面刮毛，第一层填筑土体松铺98~102cm，压实至68~72cm；第二层填筑土体松铺68~72cm，压实至48~52cm；第三层填筑土体松铺58~62cm，压实至38~42cm；第四层填筑土体松铺58~62cm，压实至38~42cm；每一层填筑后，进行含水率取样测定与环刀法密度测定，每层检测2~3个点，达到含水率15~20%和干密度1.5~1.7g/cm³，土体填筑时，在设计位置埋设水分传感器、静土压力盒、沉降板，边坡填筑完成后，按坡比1:1.5~1:3进行统一削坡；

C、对填筑完成后的边坡进行静置处理，坡体逐渐产生裂隙，待裂隙开展至与实际工况相似时，在边坡表面设计位置布设位移传感器；

D、在降雨进行之前，记录各监测物理量的初始值，得到边坡初始含水率状态与应力应变状态分布；

E、将模拟降雨器放置在坡肩位置上方，在边坡表面进行滴淋式集中降雨，水分自然下流入渗，试验采用控制降雨量的连续降雨，每日降雨4~8h，日降雨量控制为8~12mm，人工模拟自然小雨，日降雨过程中，进行降雨间隔，控制坡面不产生明显的径流，在最大程度上保证水分的渗入，降雨分阶段进行，每阶段降雨量控制为100~120mm；

F、在降雨进行的前2~3天，对各物理量进行密集监测，每天各物理量监测记录为5~6次，每次测定时间选在降雨间隔时，并记录即时降雨总量，在降雨2~3天后，每天各物理量监测记录为2~3次，同时记录即时降雨总量，土体含水率变化特征的监测采用水分传感器测定与取样测定相结合的方式，深部土体含水率由水分传感器直接测得，每天降雨结束后，采用表层取样的方式测定表层土体含水率；

G、集中降雨结束后，选择进行边坡静置，待水分蒸发、裂隙开展，同时进行各物理量的监测与坡体形态观测，10~30天后，再进行模拟降雨，重复步骤E、F 2~5次，降雨-蒸发过程往复2~5次，模拟自然状态下边坡干湿循环效应；

H、对边坡裂隙形态、变形特征进行记录与描述，发生滑坡，详细记录滑坡发生次数、位置、规模与形式，总结并分析物理量监测结果，以及坡体形态观测结果，对边坡在吸湿条件下的变形特征与演化规律以及稳定性进行分析。

2.权利要求1所述的一种膨胀土边坡吸湿变形模型试验的系统，它包括：模型箱（1），监测元器件（2），模拟降雨器（3），其特征在于：监测元器件（2）装在模型箱（1）中的土体内部与表面，模拟降雨器（3）放置在模型箱（1）上部坡肩断面处，所述的模型箱（1）由竖支梁（11）、横支梁（12）、斜支梁（13）、肋式横梁（14）、次横梁（19）构成整体框架，加上斜面底板（15）、底面板（16）、侧面板（17）、正面板（18）构成箱体，模型箱（1）两侧面各有四根横支梁（12）焊接于竖支梁（11）上，次横梁（19）焊接于横支梁（12）末端的两根竖支梁（11）底部之间，正面板（18）焊接于八根横支梁（12）顶端，斜支梁（13）对称焊接于横支梁（12）内侧，斜支梁（13）一端位于底部横支梁（12）距顶端1250~1350mm处，另一端位于顶部横支梁（12）末端，两根斜支梁（13）之间等距离焊接十根肋式横梁（14），斜面底板（15）焊接于斜支梁（13）与肋式横梁（14）上，底面板（16）焊接于底部横支梁（12）上，并与斜面底板（15）、正面板（18）焊接，侧面板（17）焊接于斜支梁（13）与横支梁（12）上，并与斜面底板（15）、底面板（16）、正面板（18）焊接。