[发明专利]一种模拟边坡现场岩体崩解的试验装置及其试验方法

权利要求书

1.一种模拟边坡现场岩体崩解的试验装置，其特征在于：包括湿化设备、试验箱、测试设备以及崩解物的收集设备；试验箱置于温控室中，温控室内设有温控器和加热灯；其中，试验箱由多块钢板围合而成，形成顶部开口的直角梯形，试验箱的斜边与水平面的夹角为33.3°~66.7°；从湿化设备中流出的冲刷水流沿着试验箱的斜边流下；试验箱底部设有多个通孔结构，待测试岩体放置于试验箱中；待测试岩体的崩解物沿着试验箱的斜边流入收集设备中，收集设备位于试验箱斜边的下端部；测试设备通过设置在试验箱上的百分表得到待测试岩体的崩解变形量；湿化设备包括通过管道连通的贮水筒和溢流槽，管道上设有开关和流量计；收集设备包括水箱以及位于水箱底部的台称；在干湿循环下的不同时间段，定期对岩体进行图像采集，并进行图像处理，借助photoshop将照片进行二值化，再通过Matlab进行数值计算，得出岩石表面的裂隙度；

具体试验步骤为：

（1）构建崩解试验装置，试验装置四周及底板均为钢板，底面积为30cm×30cm，底部钻有透水孔，便于入渗岩石水体排出，较长一边高度为30cm，较短一边高度为20cm，坡度为1:3；

（2）现场取原状样，原状样尺寸为30cm×30cm×30cm，岩样由于结构面较强，容易受扰动而发生结构破坏，保证岩样的完整性，在岩样各边预留10cm的保护厚度；

（3）制样现场取的方样需用切土刀进行修整成底面积为30cm×30cm，岩样坡后高度为30cm，岩样坡前高度为20cm，坡度为1:3，并在装置两端装上百分表，百分表用于测量在干湿条件下的崩解变形量；

（4）环境模拟，观测试验装置时，为了避免外界环境干扰，影响观测数据，采用木制围栏进行维护，并运用加热灯对试验箱进行恒温控制；

（6）试验过程与测试，在室内恒温条件下，记录在不同时间百分表的读数，干燥初期24h，读数及拍照时间为1min，3min，7min，15min，30min，1h，2h，4h，8h，16h，24h，然后每24h读一次数，当连续3d读数的差值0.1mm/1d，说明读数稳定，认为岩样此时已经风干；然后进入湿化阶段，坡面浸水，以大于1L/min的冲刷水流量冲刷坡面2min~10min，记录湿化过程中湿化时间、冲刷水流量及岩体浸水前后百分表的读数；干燥-浸水为1次干湿循环过程；试验应进行4~5次干湿循环的试验，每次干湿循环历时约11天；

（7）当变形量由于崩解过大而接近百分表的量程时，应对百分表进行重置，记录百分表从试验开始至结束之后变形量的总和，同时定期拍照，观察岩体在干湿循环作用下表面裂隙开展情况。

2.根据权利要求1所述的模拟边坡现场岩体崩解的试验装置，其特征在于：试验箱边上安装有4个百分表。

3.权利要求1所述模拟边坡现场岩体崩解的试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，构建岩体崩解试验装置：包括湿化设备、试验箱、测试设备以及崩解物的收集设备；试验箱置于温控室中，温控室内设有温控器和加热灯，试验箱由多块钢板围合形成顶部开口的直角梯形，试验箱的斜边与水平面的夹角为33.3°~66.7°，试验箱底部设有多个通孔结构，试验箱边上安装有4个百分表；待测试岩体放置于试验箱中，且待测试岩体的尺寸不小于试验箱的体积；

步骤2，试验过程与测试：温控室通过加热灯对试验箱进行恒温控制，记录在不同时间点百分表的读数，干燥初期24h，读数同时进行图像采集，时间分别为1min，3min，7min，15min，30min，1h，2h，4h，8h，16h，24h，随后每24h读一次数，当连续3d百分表上读数的差值0.1mm/1d，说明读数稳定，认为岩样此时已经风干；然后进入湿化阶段，坡面浸水，通过流量计控制湿化设备中流出的冲刷水流量及冲刷坡面时间确定湿化程度，并记录湿化过程中湿化时间、冲刷水流量及岩体浸水前后百分表的读数；

步骤3，干燥-浸水为1次干湿循环过程；重复步骤2的试验操作4~5次，每次干燥-浸水历时不少于5天；最终得到岩体经过4~5次干湿循环后的崩解变形量。

4.权利要求3所述模拟边坡现场岩体崩解的试验装置的试验方法，其特征在于：步骤2中，冲刷水流的流速为匀速流速，大于1L/min。

5.权利要求3所述模拟边坡现场岩体崩解的试验装置的试验方法，其特征在于：在干湿循环下的不同时间段，定期对岩体进行图像采集，并进行图像处理，借助photoshop将照片进行二值化，再通过Matlab进行数值计算，得出岩石表面的裂隙度。