[发明专利]一种新型模拟超重力边坡模型试验装置及方法

权利要求书

1.一种新型模拟超重力边坡模型试验装置，其特征在于，包括：模型箱体、加载机构及摩擦机构，其中，

所述模型箱体用于装载边坡模型；所述模型箱体的顶部、前侧及后侧都设置为敞口；

所述加载机构用于施加水平载荷到所述边坡模型上，以提供摩擦所需的法向压力；

所述摩擦机构用于产生竖直向下的摩擦力到所述边坡模型上，以模拟岩质边坡的重力场。

2.如权利要求1所述的新型模拟超重力边坡模型试验装置，其特征在于，所述边坡模型通过重晶石粉、石英砂及铁粉为骨料的预制块体堆砌而成。

3.如权利要求1所述的新型模拟超重力边坡模型试验装置，其特征在于，所述模型箱体通过竖直设置的支柱固定在底座上；所述支柱为可伸缩结构。

4.如权利要求1所述的新型模拟超重力边坡模型试验装置，其特征在于，所述模型箱体的右侧设置为半封闭结构。

5.如权利要求1所述的新型模拟超重力边坡模型试验装置，其特征在于，所述加载机构设置在所述模型箱体的前侧，所述加载机构包括：液压设备、油缸及压板，

所述液压设备通过油管与所述油缸连接，以输送高压油至所述油缸；

所述油缸的活塞杆连接所述压板，所述压板对应所述模型箱体的前侧设置；所述油缸带动所述压板向所述边坡模型施加水平压应力。

6.如权利要求5所述的新型模拟超重力边坡模型试验装置，其特征在于，还包括：钢化玻璃板及塑料薄膜，

所述钢化玻璃板活动设置在所述模型箱体的前侧位置；所述压板固定在所述钢化玻璃板的一侧，带动所述钢化玻璃板在所述模型箱体的前侧与后侧之间直线移动，使所述钢化玻璃板向所述边坡模型施加水平压应力；

所述塑料薄膜设置在所述钢化玻璃板与所述边坡模型之间。

7.如权利要求1所述的新型模拟超重力边坡模型试验装置，其特征在于，还包括若干微型压力盒，设置在所述边坡模型的前侧；所述微型压力盒连接有电阻应变测试仪，以发送施加在所述边坡模型上的法向压力值到所述电阻应变测试仪。

8.如权利要求1所述的新型模拟超重力边坡模型试验装置，其特征在于，所述摩擦机构设置在所述模型箱体的后侧，所述摩擦机构包括：摩擦带、两转轴、传送带、减速机构及电动机，

所述摩擦带紧贴所述边坡模型后侧布置，并通过两端的所述转轴使所述摩擦带紧绷；

两所述转轴通过所述摩擦带支座固定在墙面上；

其中一所述转轴通过所述传送带连接所述减速机构；

所述减速机构与所述电动机连接。

9.一种新型模拟超重力边坡模型试验方法，其特征在于，通过权利要求1～8任一项所述新型模拟超重力边坡模型试验装置实现，包括以下步骤：

根据相似比确定边坡模型的物性参数和几何参数指标，通过力学试验确定相似材料的配合比，并配置所述相似材料；

通过所述相似材料堆砌出试验设计的所述边坡模型；

根据试验设计的边坡模型的Ng重力加速度及所述边坡模型与所述摩擦机构之间的摩擦系数，通过所述加载机构对所述边坡模型的前侧施加法向压力；

通过所述摩擦机构对所述边坡模型施加竖直向下的摩擦力，以模拟所述边坡模型的超重力；

实现所述边坡模型的超重力模拟后，继续开展所述边坡模型的降雨、爆破振动及开挖试验过程。

10.如权利要求9所述的新型模拟超重力边坡模型试验方法，其特征在于，在堆砌所述边坡模型时，在所述边坡模型内埋设位移传感器、含水率传感器。