[实用新型]一种模拟边坡遭受侧向高频周期性冲击荷载的动力测试装置

说明书

本实用新型公开了一种模拟边坡遭受侧向高频周期性冲击荷载的动力测试装置，包括反力框架、试验箱、弹簧、滑槽、支架；所述试验箱内设置有边坡模型，所述边坡模型包括放置于试验箱底部的路堤及置于路堤上的边坡，所述边坡截面为直角梯形状，试验箱上部与边坡斜面及路堤对应部分为开口设置，所述试验箱前壁上设有观察窗口，所述边坡模型斜面一侧朝向观察窗口。本实用新型真实地再现极震区边坡遭受侧向冲击荷载动力作用响应过程和响应方式，为工程结构设计、地质灾害预测等提供准确可靠的建议；本实用新型结构简单容易制作、易操作，测试方法简单、经济、可重复。

技术领域

本实用新型属于岩土工程技术领域，尤其是一种极震区边坡的动力响应测试装置。

背景技术

地震是地壳快速释放能量过程中造成的振动，期间会产生地震波的一种自然现象。地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。纵波是推进波，地壳中传播速度为5.5～7千米/秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。横波是剪切波，在地壳中的传播速度为3.2～4.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。震中附近振动最强烈，破坏比也最严重的地区称为极震区，地震发生时，最基本的现象是地面的连续振动，主要是明显的晃动，极震区的人在感到大的晃动之前，有时首先感到上下跳动，即纵波首先到达，然后是横波引起的左右晃动，然后才是面波引起的大的晃动。

隧道洞口边坡是指隧道洞口两侧做成的具有一定坡度的坡面。我国西南部地区是高烈度地震的多发区，也是在建或拟建的大型水电工程和岩土工程地下隧道群较多的重点区域。地震诱发的边坡失稳会直接威胁到人民的生命财产安全，因此边坡地震稳定性研究意义重大。然而，地震诱发边坡失稳有很大的不确定性，这种不确定性主要来自边坡自身性状和潜在地震作用两个方面，边坡自身性状属于地震边坡失稳的易发条件，包括边坡岩土体结构和物理力学性质以及边坡几何形状；潜在地震作用属于边坡失稳的诱发因素。对于一个具体的边坡，可以认为边坡的自身性状相对确定，主要的不确定性来自于未来的地震作用，也就是诱发因素。传统工程地震学将地震动力作用归纳为地震动的强度、频率和持续时间，即所谓的“地震动三要素”，但是对地震动力作用方式(即，地震动力作用方向和作用性质)这一要素考虑不够。

地震动力作用十分复杂，目前研究中常采用数值方法进行模拟，同时多采用振动台试验以及动力离心模型试验等大型模型试验来模拟地震作用，然而鲜有涉及简易地震动力的模拟的测试装置，能再现在不同强度地震波横波动力作用下边坡的响应。因此，亟需研制出一种可以模拟极震区边坡遭受侧向冲击荷载的动力响应测试装置，实现试验设备制作便捷，测试方法简单、经济、可重复。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种试验设备制作便捷，测试方法简单、经济、可重复的模拟极震区边坡遭受侧向冲击荷载的动力响应测试装置，为地质灾害预测提供依据参考、为岩土工程中的结构设计及优化提供可靠的参数建议。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种模拟边坡遭受侧向高频周期性冲击荷载的动力测试装置，其特征在于：包括反力框架、试验箱、弹簧、滑槽、支架；所述试验箱内设置有边坡模型，所述边坡模型包括放置于试验箱底部的路堤及置于路堤上的边坡，所述边坡截面为直角梯形状，试验箱上部与边坡斜面及路堤对应部分为开口设置，所述试验箱前壁上设有观察窗口，所述边坡模型斜面一侧朝向观察窗口；所述试验箱置于反力框架内，所述反力框架的上部、底部、左侧及右侧设有钢板，所述反力框架上部与边坡斜面及路堤对应部分为开口设置，所述反力框架右侧钢板上设有碰撞矩形开口；

所述试验箱上部、左侧壁及右侧壁通过弹簧与反力框架的上部、左侧及右侧钢板对应连接，所述试验箱与反力框架底部钢板之间设置有可沿左右侧方向水平自由滑动的钢球，所述试验箱底部外侧和反力框架底部钢板内侧沿左右侧方向设置有对应的用于容纳钢球的滑轨；