[发明专利]多角度的松散堆积体岸坡模型制作设备及其试验方法

说明书

发明提供多角度的松散堆积体岸坡模型制作设备及其试验方法。该模型制作设备包括模型盒本体。所述模型盒本体整体为一个具有敞口侧面的中空直三棱柱。工作时，模型盒本体内腔中填筑土体，经过削坡平整工作后形成松散堆积体土块。试验方法包括固定土体挡板、预定分层高度及松铺高度、分层分区填筑土体和岸坡斜面削坡及平整处理等步骤。该装置通过间隔设置土体挡板，可同时实现多个不同材料土块的试验研究。通过固定挡板与可拆卸挡板相结合，实现多个角度的简便变换，无需重复混凝土砌筑、修边等费时费力工序，大大缩短实验准备时间，简化实验工序。

技术领域

本发明涉及水利工程灾害、航道整治工程及岩土工程技术领域，特别涉及一种多角度的松散堆积体岸坡模型制作设备及其试验方法。

背景技术

三峡库区常发生灾害性滑坡。滑坡涌浪是指边坡岩土体突然滑动，并与水体相互作用而激起的波浪。滑坡涌浪常给河道和岸坡造成次生灾害。涌浪作用于岸坡有可能造成其表面冲刷垮塌、浅层滑坡，甚至威胁整体稳定性，尤其是对三峡库区广泛分布的土石岸坡，基于土石材料的高渗透性、浸水、冲刷等影响后的材料参数下降，有可能引发次生的岸坡失稳灾害。因此，对于滑坡涌浪发生时对岸坡的影响程度是值得关注的课题。

滑坡涌浪因发生速度快，发生的区域较为偏远，其原型观测数据较少，一般需对其进行物理模型试验或仿真模拟研究。物理模型试验一般在水槽中进行，滑坡涌浪波通过造波机模拟，所存在的问题是造波机在模拟规则波上有其独特的优势，但在模拟不规则波特点方面存在相当的局限性，尤其是对于涌浪这种极限波浪，其次，岸坡通过光滑斜板模拟，是理想化了的岸坡，未考虑岸坡材料的粗糙度、渗透性等因素，导致试验所得的结果与实测值有较大差别；部分试验涉及到松散堆积体岸坡，岸坡边界即为水槽边墙，直接在水槽中堆砌所需的岸坡角度，但其只能实现一种材料一种角度下的试验。仿真模拟试验一般作为物理模型试验辅助性结果，且其在涌浪的模拟方面仍需要深入的探索与研究。另外一种为大型的三维物理模型试验，可有针对性的对灾害的发生及其影响做较为真实的模拟，故在滑坡涌浪试验研究中占据重要的地位，滑坡体的材料的模拟研究得较多，能在一定程度内较好的符合不同滑坡类型，而对于岸坡的模拟，大部分能停留在光滑斜板阶段，因三峡库区多为土石岸坡，光滑斜板无法体现土石岸坡这类松散堆积体岸坡的材料性能，只能大致的得出岸坡所承受的表面波压力，而对波浪力在土体内部的变化、土体表面的冲刷变形及土体整体的稳定性的试验研究无法有效进行，有针对性的对涌浪下土石岸坡稳定性进行三维物理模型试验可提前预测涌浪发生时，滑坡附近区域岸坡的受影响程度，从而提前做好预防。拒已有的研究表明，岸坡的角度、岸坡不同堆积体材料是波浪作用下岸坡作用力的重要影响因素，故在三维物理模型实验中，首要考虑岸坡角度变化、不同材料组成等对试验结果的影响，而大型的三维物理模型试验，一般采用混凝土砌筑岸坡，对需要试验的岸坡段根据宽度、角度、不同松散堆积体土块进行单独的修筑，后进行边坡的抹面与修正，直至混凝土框架风干后才能进行松散堆积体的填筑，这个试验准备过程往往是辛苦和漫长的，若试验涉及到多个岸坡角度及多种松散堆积体材料，这个过程耗费的人力、物力及时间是不可计量的。

基于在试验过程中出现的此类问题，亟需一种可实现角度变化的岸坡模型设备及相应的试验方法。

发明内容

本发明的目的是提供多角度的松散堆积体岸坡模型制作设备及其试验方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，多角度的松散堆积体岸坡模型制作设备，包括模型盒本体。

所述模型盒本体整体为一个具有敞口侧面的中空直三棱柱。这个直三棱柱的底面为直角三角形，且模型盒本体以直角三角形的斜边为敞口边。

所述模型盒本体的两个底面为土体挡板，两个侧面分别为竖板和模型河岸河底板。

所述土体挡板包括固定挡板和若干块可拆卸挡板。所述固定挡板为包含有一个直角的四边形。所述可拆卸挡板为三角形。固定挡板和若干块对应尺寸的可拆卸挡板拼合为试验所需尺寸的直角三角形板。