[发明专利]三维耦合可控滑面边坡稳定性相似试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及铁路、高速公路、建筑物基坑、露天矿山边坡、河流岸边以及自然边坡。按国际发明分类表(IPC)划分属于固定建筑物部，建筑分部，人工开挖边坡、自然边坡的稳定性分析以及加固方案合理性研究技术领域。

背景技术

基础设施、铁路、高速公路的建设以及露天矿山的开采由于开挖岩土体而形成人工边坡。工程建设过程中受周围环境的限制或因考虑施工经济合理的要求，常常会形成不同开挖坡度的边坡体。这些坡体的稳定性相当重要，它的变形和稳定性直接影响道路运营、市政建设工程的安全、露天矿的生产安全和服务年限及产量。只有边坡设计合理加固得当，在工程建成运营期间才会减少维护费用，不会发生滑坡灾害而影响交通和生产，避免人员丧亡和财产损失。为了满足工程安全可靠、经济合理的要求，设计和施工前必须开展相应的试验，研究开挖方案和加固措施的可行性。

目前，边坡相似试验装置都是简易装置，且每次试验只能在特定参数下进行，不能实现参数连续变化和多种影响因素耦合变化对坡体稳定性的影响试验，因而简易试验装置试验既浪费时间又浪费材料，且不能同时对多个参数进行研究，导致试验数据精确性无法保证。因而，开发研制一种可考虑多种影响因素耦合作用并在试验过程中可连续调整参数的试验系统很有必要，可精确分析边坡工程的稳定性，为设计和施工提供科学依据，从而可确保边坡日后运营的稳定性，进而保证了铁路、高速公路的运营安全，露天矿山的有序高效生产和大型基础设施的安全稳定。

发明内容

为了边坡施工设计的科学合理，本发明提供三维耦合可控滑面边坡稳定性试验分析系统。该系统能够实现边坡开挖过程中的表面和深部位移监测，边坡失稳滑面的搜索，岩土体或弱面(结构面)含水量对边坡稳定性的影响，地震效应对边坡稳定性的影响，以及边坡加固方案设计选择。该系统能够同时研究影响边坡稳定性因素的耦合影响，提供的试验条件更加符合工程实际条件，且能实现参数连续变化对边坡稳定性的影响研究，不需要不同参数分别试验，更不需要同一参数不同值分别试验，能够大大节省材料，提高试验效率和试验精度，试验结果更加真实可靠。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

试验系统由水位控制系统、滑面控制系统、表面位移监测系统、深部位移监测系统、滑力补偿私服控制系统、地震效应控制系统、加固方案监测系统和数据采集系统组成。

本发明的有益效果是：

本发明可以为高速公路、铁路、露天矿山、大型基坑开挖形成的人工边坡以及自然边坡的稳定性研究和设计提供试验条件。该试验系统首先通过滑力补偿私服控制系统调节相似试验坡体受力使其与真实地质条件相吻合；通过水位控制系统研究水位变化对边坡稳定性的影响；通过表面位移和深部位移监测系统同时获取整个滑坡体不同部位的变形情况，分析研究其稳定性和加固效果；通过滑面控制系统可以在试验中连续调整潜在滑移面的滑移角度和进行坡体滑移面的搜索。通过地震效应控制系统模拟地震作用效应对坡体稳定性的影响及破坏严重程度；通过加固方案监测系统监测坡体加固体的受力和变形。本系统可以使试验模型在连续改变试验影响参数和多因素耦合作用改变的情况下进行试验，能极大地节约材料和提高试验效率，为边坡工程的稳定性分析提供科学合理的试验条件，科学指导设计和施工，确保工程在施工和运营期间的安全可靠。

附图说明

通过参照附图更详细地描述本发明试验系统的示例性实施例，本试验系统的发明及其优点变得更加清楚，在附图中：

图1为三维耦合可控滑面边坡稳定性相似试验系统侧视示意图；

图2为三维耦合可控滑面边坡稳定性相似试验系统俯视示意图。

1为滑面控制系统示意图，2为水位控制系统示意图，3为表面位移监测系统示意图，4为深部位移监测系统示意图，5为滑力补偿私服控制系统示意图，6为加固方案监测系统示意图，7为地震效应控制系统示意图。

具体实施方式

在下文中，现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各系统。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。

在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。

参照附图1和图2，整个边坡相似试验系统由滑面控制系统、水位控制系统、表面位移监测系统、深部位移监测系统、滑力补偿私服控制系统、加固方案监测系统、地震效应控制系统和数据采集系统组成。