[发明专利]用于测试岩质边坡稳定的地质力学模型试验装置

说明书

技术领域

本发明属于地质力学模型试验装置技术领域，具体涉及一种用于测试岩质边坡稳定的地质力学模型试验装置。

背景技术

人类在从事生产和建设的过程中，水电建设、道路修建等工程活动，往往会形成众多的岩质边坡。这类边坡通常既高又陡，地质条件复杂，环境因素恶劣，不仅有强烈的卸荷作用，还有水库蓄水、降水以及开挖等多因素联合作用导致的岩质边坡失事事件，给人们生命和财产带来了严重的损失，由此引起工期延误而产生的间接损失更是不可估量。因此，岩质边坡的稳定问题事关工程建设和运行期间的安全和经济效益，对其进行研究具有重要的工程实践意义和经济价值。

边坡稳定分析一直是地质工程与岩土工程中重要的研究内容，早期的研究主要从两方面进行：一是定性分析方法，该方法是根据边坡所处的地质条件和滑坡破坏特征来分析滑坡发生的环境和机制，主要是通过工程地质勘察，分析影响边坡稳定性的主要影响因素、可能变形破坏及失稳的力学机制等，包括对已变形的地质体的成因及演化史进行分析，从而给出被评价边坡的稳定性状况及其发展趋势定性的说明及解释。常用的方法有自然历史分析法，工程类比法，图解法等。二是根据刚体极限平衡理论计算边坡在极限平衡下的整体稳定性。极限平衡法是一种工程上使用最多、最成熟的定量分析方法，其优点在于在不能给出应力作用下结构变形图像的情况下，仍能对结构的稳定性给出较精准的结论。

80年代后，边坡稳定性研究进入蓬勃发展阶段，计算理论及计算机技术迅猛发展，数值模拟技术开始广泛应用于边坡稳定性研究中。数值模拟计算方法是一类应力～应变分析的方法，在滑坡、特别是工程边坡开挖及稳定性评价中有较多应用。它通过分析滑坡结构体内部的应力、应变来分析给定断面的变形及稳定问题。目前在边坡分析中采用较多的是有限单元法和有限差分法等数值模拟方法。

由于要模拟岩体边坡的范围较大，岩体构造复杂，加上力学模型的复杂性，采用上述方法至今难以准确分析岩体的真实破坏状态，并很难评价高边坡的实际安全度。

针对高边坡稳定分析问题，人们往往采用地质力学模型试验方法来进行研究分析。地质力学模型试验是根据一定的相似原理对特定工程地质问题进行缩尺研究的一种方法，试验的主要目的是研究各种建筑物在外荷载作用下的的极限承载能力、破坏形态、破坏机理和变形分布特性。地质力学模型试验的研究内容不仅限于已知荷载下的某一状态，更重要的是研究在渐增荷载作用下直至破坏的整个变化过程，它采用真实的物理实体，在满足材料相似，尤其是在力学条件相似下，去真实的反映地质构造与工程建筑之间的关系，更直观地显示出工程建筑对岩体影响以及岩体变形对建筑物结构的影响所产生的结果。

在岩质边坡稳定地质力学模型试验中，一般用相似材料的块体组合来模拟多裂隙介质岩体，模拟控制边坡稳定的软弱结构面，从而研究边坡岩体的抗滑稳定性，破坏机制以及基础加固措施的实际效果。

但是目前在采用地质力学模型试验方法对岩质边坡稳定问题进行分析时，还没有适用于此类模型试验的试验装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的状况，提供一种用于测试岩质边坡稳定的地质力学模型试验装置。

本发明提供的用于测试岩质边坡稳定的地质力学模型试验装置，该装置包括底座、支撑架、活动铰、液压升降机构、主框架、侧板框、后板框和前挡板，其中支撑架固定在底座上，主框架固定在支撑架上，液压升降机构位于底座和主框架之间，其一端固定于底座中后部，另一端斜伸向上固定于主框架的后底部，活动铰固定于主框架的前底部和支撑架之间，侧板框有两个，分别固连于主框架两侧，后板框固连于主框架后侧，前挡板连接于主框架前下部。

上述试验装置中还设置有加强梁，该加强梁位于主框架前侧上方。

上述试验装置中，当侧板框的安装位置在主框架内变化时，两侧板框的两外侧还分别连接有一侧为内斜边的槽板和一侧为外斜边的槽板，槽板斜边的角度随侧板框的安装位置的不同而不同，但需保证能够用连接件稳妥地将侧板框固定在相应位置。