[发明专利]一种土-岩界面滑坡的物理模型试验装置及其制作方法和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程技术和边坡稳定性监测预报领域，尤其涉及土-岩界面滑坡的物理模型试验装置及其制作方法。

背景技术

国内外通过物理模型试验对滑坡的发生发展机理已有过一些成果，如研究滑坡的孕育、形成机制以及滑动特征等，为滑坡的滑移机理研究以及滑坡灾害预警、预报及工程防治起到了一定的指导性作用。

土-岩界面滑坡是一种极具隐蔽性的滑坡类型，其中以黄土泥岩界面的滑坡发生较为频繁。黄土泥岩界面滑坡多发生在晋陕内蒙古接壤区，具有明显地域性，其发育、形成及活动性质独特，危害严重且多具有崩滑性。黄土地层质地松散，大孔隙、垂直节理发育，多层古土壤的存在，为滑坡发育提供了良好的物质基础；黄土地层与下伏基岩幔覆式堆积接触特征，以及黄土地层下广泛分布着岩性软弱的第三纪泥岩地层为滑坡形成提供了有力条件；黄土的大孔隙垂直节理发育，使得上部黄土岩层渗透性较好，水分的入渗增加了坡体自重，软化了坡体的物质，降低了黄土及其古土壤层的强度，而土-岩接触带物质隔水性较好，下伏泥质岩渗透性较差，使得黄土泥岩接触带附近土体含水量增大，甚至长时间处于过湿～软塑～饱和状态，改变了黄土与第三纪泥岩接触面的强度和变形特性，为黄土泥岩界面滑坡带的发育提供了极好的物质条件。目前，对于降雨诱发下黄土泥岩接触面滑移机理的研究，未曾有文献进行报道。

与本发明最相近似的实现方案：

(1)国内学者中国科学院力学研究所李世海等人(2004)开展了水诱发滑坡模型试验，该试验装置主要包括试验台、试验箱、供水系统和设置在试验箱上的滑坡体。该装置能对滑坡失稳时的临界孔隙水压力、滑坡体失稳与承压水面积之间的关系等开展了相关研究。

(2)国内学者三峡大学罗先启等人(2006)开展滑坡物理模型试验，主要研究了雨水及库水位作用下土体滑坡变形破坏机制。该试验系统主要包括平台起降控制系统、喷洒系统、库水位升降系统、多物理量测试系统、非接触式位移测试系统、r射线透射法土壤水分测试系统，同时进行了相似材料设计等相关工作。

(3)国内学者重庆大学刘东燕等人(2010)开展了滑坡物理模型试验，该试验装置主要包括敞口试验箱、水平支架、试验箱驱动装置、自动测角仪。该试验装置能够根据不同宽度边坡模型的需要调节试验箱的宽度，同时还可以自动测量坡角，通过摄像机和照相机对试验过程的全程记录。

(4)国内学者中科院力学所范永波等人(2011)研发了多因素作用下的大型滑坡物理模型试验系统，考虑多种因素影响如降雨、库水位升降、承压水因素的滑坡发展全过程物理模型试验装置，用于进行不同雨强、不同库水位升降速度、不同承压水头下的滑坡不同破坏阶段物理模型试验研究。

上述滑坡模型试验装置都是针对滑坡体整体的运移和失稳，无法对土-岩界面滑坡问题进行物理模型试验，以揭示其接触面滑移机理。

发明内容

为了克服现有的缺陷，本发明提出一种土-岩界面滑坡的物理模型试验装置及其制作方法。

根据本发明的一个方面，提出了一种土-岩界面滑坡的物理模型试验装置，包括试验平台、供水装置、喷洒装置、土-岩坡体和数据采集系统，其中，试验平台采用一侧开口的立方体箱型试验槽，试验槽的开口侧设置收集槽，供水装置通过供水管连接到喷洒装置，喷洒装置放置于试验槽的上部中，土-岩坡体包括上部土层和下部岩层且放置于试验槽的下部中，数据采集系统中的传感器铺设在土-岩坡体中。