[发明专利]一种滑坡沿三维地形滑动过程模拟室内实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟实验系统，尤其涉及一种滑坡沿三维地形滑动过程模拟实验系统，具体涉及一种滑坡沿三维地形滑动过程模拟室内实验系统。

背景技术

国外的滑坡模拟实验初始于上世纪六十年代，滑坡模型的初始应用在意大利瓦意昂水库滑坡中。到七十年代，美国、日本等国外研究机构着手使用人工降雨作为诱导，研究降雨型滑坡的形成机理。

20世纪末，室内模拟降雨研究滑坡的方法开始被国内学者使用。通过运用相似理论，滑坡问题实验型研究得以在实验室进行。宋克强等人（1991），依托西安白鹿原滑坡区的滑坡制作了滑坡模型。降雨型黄土滑坡模拟实验以坡面均匀洒水的方式模拟诱发，研究了滑坡的机理、计算及预报方法。丁多文(1996)通过开展人工降雨下的室内滑坡模型试验来预测潘洛铁矿大格排土场边坡的稳定性。刘东燕等人（2010）制作了室内滑坡实验装置并开展实验。主要实验装置包括敞口实验箱，水平支架，实验箱驱动装置，自动测角仪等。该实验的创新处在于满足边坡模型不同宽度的需要，坡角自动测量的实现。国内学者李世海，张均峰，罗先启等人也进行了滑坡物理模拟实验装置的研发，开展了大量的科研工作。

然而目前大部分现有的研究都局限于对滑坡成因机理的研究，对于失稳后滑坡体的运动过程和对坡下构筑物的冲击破坏的实验型研究较少。Gray(1999)使用干燥的石英碎片在一个倾角为40°的表面抛光的抛物线滑槽与下方水平滑面的光滑接合的装置上进行了滑坡模拟实验，研究了滑坡失稳后滑体的运动过程和最终堆积形式。赵晓彦等人(2003)首次提出了滑坡岩体高速碰撞模型实验方法。通过实验，研究了滑体碰撞解体后不同速度段岩体体积的分布规律。McDougall (2004) 使用干聚苯乙烯小珠进行了滑坡模拟实验。为了能模拟地形，材料从高箱释放到坡度可变的滑槽上，最后滑出到 20°坡度并于滑动方向成可变的偏转角δ的堤坝面上。所有的滑面都被打上10厘米的网格以方便测位移，速度等参数。

上述提及的室内滑坡模拟装置虽然为滑坡模拟实验的发展做出了很大的贡献。但是仍然存在一定程度的限制或不足，主要为：

1、滑槽模拟的滑床多为单一直线段，不能模拟曲线型滑坡轨迹。

2.、滑坡启动多靠上方装置闸门开启后的倾泻，不能模拟原始滑坡体特征。

3、缺少关于高速滑坡体对坡体下方区域所产生的灾害影响的研究，其中包括滑坡体的影响区域范围的研究和滑坡体最终的堆积体形态的分析，滑坡体对滑坡下方构建物的冲击力和构建物位移响应等参数的分析也鲜有开展。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是：提供一种能够模拟滑坡体原始倾泻特征、倾泻轨迹、滑坡体对坡体下方区域所产生灾害影响的滑坡沿三维地形滑动过程模拟室内实验系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种滑坡沿三维地形滑动过程模拟室内实验系统，控制模拟滑坡体倾泻的控制装置、模拟滑坡体轨迹的滑槽装置、记录模拟滑坡体倾泻轨迹的观测单元及实现观测单元与控制装置同步操作的联动单元；

所述滑槽装置包括水平滑槽和斜坡滑槽单元；所述斜坡滑槽单元由多段斜坡滑槽构成，其中多段斜坡滑槽依次首尾相连，并且相邻两段斜坡滑槽通过竖直设置的第一转轴可转动连接，从而多段斜坡滑槽相互之间可以根据测试需要设置一定的夹角，从而可以有效地模拟实际滑坡体倾泻时的蜿蜒的轨迹，相比现有技术中只能模拟单一直线滑坡轨迹，这种斜坡滑槽单元的模拟更接近实际滑坡体倾泻时的真实情况；斜坡滑槽单元尾段斜坡滑槽的自由端与水平滑槽的一端通过竖直设置的第二转轴可转动连接；在水平滑槽和每段斜坡滑槽的下方设有调节其高度的滑槽升降装置；滑槽升降装置的作用使多段斜坡滑槽的高度可控，尽可能贴切地模拟实际滑坡体倾泻时的滑坡的轨迹中各个组成部分的高度差；

所述控制装置包括控制台、位于控制台下方用于支撑和调节控制台高度的控制台升降装置、设置在控制台上的驱动部件及启动装置；在控制台升降装置的作用下，实现控制台高度的变化，从而可以模拟滑坡体不同的倾泻高度；启动装置具有执行部件，该执行部件的底部设置在斜坡滑槽内并与斜坡滑槽密封配合，从而执行部件，位于执行部件与控制台边缘的斜坡滑槽构成一个用于放置模拟滑坡体的空间，驱动部件的动力输出件与启动装置的动力输入件连接，驱动启动装置的执行部件动作实现模拟滑坡体的倾泻； 

所述斜坡滑槽单元首段斜坡滑槽的自由端与控制台的边缘可转动连接，斜坡滑槽单元尾段斜坡滑槽的自由端的高度低于控制台；