[发明专利]一种以降雨和地震为诱因的边坡失稳实验装置及实验方法

说明书

本发明涉及一种以降雨和地震为诱因的边坡失稳实验装置及实验方法，属于岩土工程实验装置领域。由模型箱体、边坡模型、降雨模拟装置、振动模拟装置和监测系统构成。模型箱体是一个透明且上方敞口的长方体并放置在振动台，在模型箱体内堆筑边坡模型。降雨模拟装置的出水端位于模型箱体上方并向边坡模型喷洒进而模拟降雨作用。振动模拟装置通过电动机连接电源，将电能转化为机械能，使振动台产生振动进而模拟地震扰动。监测系统通过相关测试计连接读数仪器得到实时数据，并由电脑终端进行处理。本实验装置能够理想地模拟、监测边坡在降雨入渗效应和地震动力响应耦合条件下的变形失稳。

技术领域

本发明涉及一种以降雨和地震为诱因的边坡失稳实验装置及实验方法，属于岩土工程实验装置领域。

背景技术

边坡失稳是我国地质灾害中最常见的灾害之一，边坡的稳定性分析是岩土工程的一个重要研究方向，稳定性的影响原因有降雨、地震、人工开挖、各种荷载作用、岩土体工程性质等。而降雨和地震则是最主要也是较为常见的两个因素，至今仍是边坡稳定性研究的重点。边坡在降雨或地震以及两者耦合条件下失稳模式的分析研究，对于边坡失稳的预防与整治将起到非常重要的作用。

在我国，天然岩坡和铁路、公路等开挖形成的人工边坡发生失稳破坏多发在雨季，近些年来，广大学者普遍认识到了边坡失稳的发生与降雨存在着关联性；在地震方面，中科院地球环境研究所研究发现，由于2008年汶川地震产生近6万个滑坡。地震通常持时较短，降雨则可能持续很长时间，表面看来，地震和降雨在持时方面的巨大差异，使二者之间耦合发生的概率极小，考虑其间的耦合作用似乎没有必要。但是，2008年汶川8.0级特大地震所产生的余震之多、之强，使地震的持续影响时间大大超出了已有的认知，加上，正好赶上汶川降雨充沛的季节；因此在地震有效持续影响时间内，长时间的强降雨使滑坡的潜在危害增加。边坡岩土体中的软弱夹层是一种广泛存在的地质体，由于其力学强度低、水理性质差和流变效应显著；在降雨和地震扰动下对边坡的变形失稳以及破坏模式在很大程度上受到软弱夹层、软弱夹层厚度以及软弱夹层倾角的控制和影响。

因此研究边坡在降雨与地震耦合条件下的失稳机理是十分有必要的，但现实条件下野外边坡现场测试的实现成本较高，难度较大。

发明内容

本发明对现有技术存在的不足及未涉及之处，提出一种以降雨和地震为诱因的边坡失稳实验装置及实验方法，可以同时考虑边坡在降雨入渗效应和地震动力响应耦合条件下的变形失稳，能够在室内完成降雨与地震耦合条件下的边坡失稳模拟实验。研究边坡在降雨与地震耦合条件下的失稳机理是十分有必要的，研究两者耦合情况下边坡失稳的触发机制，分析软弱夹层及夹层厚度、倾角变化在降雨和地震工况下对边坡的影响，为预防此类边坡失稳提供更多理论依据。

本发明采用的技术方案是：一种以降雨和地震为诱因的边坡失稳实验装置，包括模型箱体1、边坡模型2、降雨模拟装置、振动模拟装置和监测系统；

模型箱体1为一个透明且上方敞口的长方体并放置在振动台26上，在模型箱体1内堆筑边坡模型2，降雨模拟装置的出水端位于模型箱体1的上方，振动模拟装置位于模型箱体1的下方，监测系统包括安装在边坡模型2上的检测装置及位于模型箱体1外侧的读数仪器38和电脑终端39，检测装置与读数仪器38连接，读数仪器38和电脑终端39连接，

边坡模型2位于模型箱体1内部下方，由左右对称的两半边坡组成，两半边坡的坡脚位于整个边坡模型2的中部，每一半边坡内都设有检测装置，至少有一边的边坡内设有软弱夹层3；

振动模拟装置包括底板21、下底座22、固定座23、复位弹簧24、上底座25、振动台26、电动机固定梁28、电动机29；底板21、下底座22、固定座23、上底座25、振动台26自下而上固定连接，固定座23和上底座25之间设置复位弹簧24，电动机固定梁28固定在振动台26的底面，电动机29安装在电动机固定梁28上且与振动台26连接。