[发明专利]一种研究有潜在破坏面的岩土工程模拟试验平台

权利要求书

1.一种研究有潜在破坏面的岩土工程模拟试验平台，所述试验装置包括模拟模型系统、加载系统、雨水模拟系统及数据采集系统，其特征在于：

模拟模型系统包括模型基座和模型平面板，所述模型平面板的一端与所述模型基座活动连接，模型平面板与模型基座之间的夹角可调；在所述模型平面板上设置有岩土工程模型；

模型基座包括相互平行的2根水平行走轨道，模型平面板一端与2根水平行走轨道铰接，在水平行走轨道与模型平面板之间还设有一模型平面板举升装置；

在水平行走轨道上安装有至少两组立柱；第一组立柱设置在模型平面板与轨道铰接点的相对端的轨道上；第二组立柱设置在第一组立柱与所述铰接点之间的轨道上；第一组立柱用于模型平面板高度定位；第二组立柱用于垂直加载装置和侧向加载装置的安装、定位；

模型平面板举升装置为液压千斤顶，所述液压千斤顶一端安装在水平行走轨道上，另一端与模型平面板底面连接；

岩土工程模型与拟研究岩土工程原型几何相似；岩土工程模型与岩土工程原型的比例为1:3-1:15；构筑岩土工程模型时，按照岩土工程模型的空间产状以关键弱面产状为基准建模，岩土工程模型中潜在弱面与岩土工程原型弱面按照力学或水力学性质相似建模；

所述加载系统包括垂直加载装置、侧向加载装置、后端加载装置，所述垂直加载装置、侧向加载装置、后端加载装置分别对岩土工程模型的上表面、侧表面、后端面施加载荷；

所述雨水模拟系统包括大气降水模拟系统，地下水渗流模拟系统；大气降水模拟系统对岩土工程模型表面施喷淋水；地下水渗流模拟系统对岩土工程模型体内实施注水；

数据采集系统采集施加在岩土工程模型的载荷数据，岩土工程模型的受力、变形和位移数据，岩土工程模型的水力学数据。

2.根据权利要求1所述的一种研究有潜在破坏面的岩土工程模拟试验平台，其特征在于：垂直加载装置包括反力横梁、螺杆施力杆、弧形定位座，上传力板，所述弧形定位座安装在第二立柱上，通过定位销调整弧形定位座与第二立柱轴线之间的相对角度；所述螺杆施力杆一端与安装在弧形定位座之间的反力横梁连接，另一端通过万向节与设于岩土工程模型上表面的上传力板连接，对岩土工程模型上表面施加载荷；通过弧形滑槽与万向节的匹配，调整螺杆施力杆对上传力板施加载荷的方向，以适应模型平面板与模型基座之间的夹角变化；通过旋转螺杆施力杆，调整对上传力板施加载荷的大小。

3.根据权利要求1所述的一种研究有潜在破坏面的岩土工程模拟试验平台，其特征在于：侧向加载装置包括侧传力板、侧向施力装置，所述侧传力板为2块，分别与岩土工程模型的两侧面接触，侧向施力装置为液压千斤顶，通过设于第二立柱上的通孔对侧传力板施加载荷；所述通孔沿第二立柱轴向分布，以适应模型大小和施力点位置的变化。

4.根据权利要求1所述的一种研究有潜在破坏面的岩土工程模拟试验平台，其特征在于：后端加载装置包括液压施力装置、后传力板，所述液压施力装置安装在模型平面板上，对设于工程模型后端面的后传力板施加载荷；所述第一组立柱上设置有弧形分布的通孔，通孔中插装有横向托梁托举模型平面板，通过调整横向托梁插装的通孔位置，适应模型平面板与模型基座之间的夹角变化后的定位。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种研究有潜在破坏面的岩土工程模拟试验平台，其特征在于：雨水模拟系统中，大气降水模拟系统包括水箱、水压阀、喷淋头，收水堰、水土分离装置，所述水箱、水量水压阀、喷淋头用管道依次连接，喷淋头置于模拟模型上方，在模拟模型下端设有收水堰，收水堰接收到的水土混合物进入水土分离装置；地下水渗流模拟系统包括水箱、水量水压阀、注水管、地下水位观测装置，所述注水管一端通过水压阀与水箱连通，另一端延伸至岩土工程模型体内；在岩土工程模型体内还设有数量与注水管相同的地下水位观测装置；所述地下水位观测装置为U型玻管，U型玻管的一端插入岩土工程模型体内，另一端延伸至模型平面板外侧。

6.根据权利要求5所述的一种研究有潜在破坏面的岩土工程模拟试验平台，其特征在于：数据采集系统包括力学传感器、水力学仪器、模型表面测量系统；所述力学传感器包括土压力计、结构应力计、岩土应变计；所述水力学仪器包括水压计、水位计；所述模型表面测量系统包含三维光学摄影机或二维高速摄影机或钢弦定位位移计。