[发明专利]河库岸坡生态防护结构工作性能模拟装置及方法

说明书

本发明公开一种河库岸坡生态防护结构工作性能模拟装置及方法。装置部分包括用于测定散粒体物理模型滑动失稳坡度的滑动失稳测定仪，用于固定滑动失稳测定仪的滑动失稳测定器的固定架，用于限定散粒体物理模型四周及下边缘的散粒块石物理模型安置结构，用于改变散粒块石模型安置结构角度的模拟装置变角度的支承结构，用于将其他结构固定以及实现散粒块石模型安置结构角度变化的模拟装置的底座，用于固定植物桩物理模型以及实现植物桩物理模型正常位置的植物桩物理模型安置结构。可对不同岸坡坡度，不同散粒块石类型以及植物桩的不同栽植密度、排列方式下河流、库岸防护结构的稳定性进行研究。为河流、库岸防护结构的设计与施工提供充分的试验依据。

技术领域

本发明涉及一种河流、库岸生态防护结构稳定及工作性状的室内模拟装置及试验方法领域，特别涉及河库岸坡生态防护结构工作性能模拟装置及方法。

背景技术

河流、库岸的生态防护结构关系到河库岸坡的稳定以及河流、水库的生态问题。然而，现阶段大量采用开孔式混凝土连锁砖、钢丝(土工格栅)石笼网垫、生态混凝土等材料的河库岸坡防护技术，虽然满足了防护的要求，被视为“生态护坡技术”。但实际上它们的生态效果是较差的。从材料的生态性上讲，混凝土、土工材料等人工材料在使用过程中可能产生一些对河流水质有污染的物质，材料本身是不够生态的；从价格和安全性上讲，这些材料的价格一般较高、强度易随时间衰减、发生老化和锈蚀等原因，这些技术还存在工程造价较高、长期安全性能较差的缺点；从能源利用上讲，生产这些人工材料通常需要消耗较多的能源，甚至比较严重地污染环境，不符合可持续发展的理念。

随着公众环保意识的增强，提高河流、库岸防护技术的生态性逐渐成为主流。如何将植物、天然块石等天然材料应用到实际的河流、库岸防护工程中正逐渐成为从事护岸领域研究的学者十分关注的问题，因为首先这些天然材料本身就是生态的，与环境的相容性好，为护坡工程产生良好的生态效果奠定了重要的基础；其次，具有材料来源广泛、工程造价低、施工工艺简单等优点；再者，护坡工程的耐久性好。这是因为选用的天然块石都是坚硬、抗风化能力强的岩石，在工程设计服务年限内可以不考虑石料强度衰减的因素，而且，植物茎秆生长变粗和分株作用将使植物对块石位移的限制作用会进一步增强，导致坡面防护体系的整体安全稳定性增加。

为研究天然块石、植物等材料如何组合才能够发挥最佳的防护效果，通常采用的是现场试验法，现场试验一般具有试验周期长、试验经费投入高等缺点，并且受自然环境中风荷载、冻融等外力的影响大，难以取得有效资料。为了克服现场试验法的不足，本发明提出一种河流、库岸生态防护结构稳定及工作性状的室内模拟装置及试验方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种河库岸坡生态防护结构工作性能模拟装置及方法。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种河库岸坡生态防护结构工作性能模拟装置及方法，其特征在于:主要包括滑动失稳测定仪、固定架、散粒块石物理模型安置系统、支承结构、底座和植物桩物理模型安置系统。

所述散粒块石物理模型安置系统包括限定侧板、带孔橡胶垫、底板和承插式限定侧板。

所述底板的板面上，开有若干个条形通孔。所述底板的两端分别安装有铰接管I和铰接管II。所述底板的下方固定有铰接管III。三块所述限定侧板和一块承插式限定侧板围成矩形框。三块所述限定侧板固定在底板的板面上。承插式限定侧板的两端插接在限定侧板的内壁。承插式限定侧板相对于铰接管II，更靠近铰接管I。所述带孔橡胶垫覆盖在所述底板的板面上。所述带孔橡胶垫开有与若干个条形通孔对应的通孔。

所述底座具有一个水平的上表面。所述底座具有两条相互平行的行走轨道。底座的相邻的两个角上，均具有竖直的铰接杠。这两个铰接杠处于行走轨道的尽头。

所述支承结构包括行走车和两根支承杆。所述行走车位于轨道上。通过丝杠驱动行走车沿行走轨道滑动。所述支承杆的一端铰接在行走车上、另一端铰接在铰接管III的两头。