[发明专利]一种可等效坡体高度的降雨型滑坡模型试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种可等效坡体高度的降雨型滑坡模型试验装置及方法，该模型试验装置包括边坡模型箱、反力架、多组多排的加载气缸、压力传感器、加载板和降雨装置，其中，所述降雨装置通过钢架搭建在所述边坡模型箱上方，所述边坡模型箱内部用于制成边坡模型，所述反力架立柱通过焊接固定在所述边坡模型箱上方，所述加载气缸通过紧固件倒置固定在所述反力架横梁上，所述加载气缸下方为自由端，所述压力传感器与所述加载气缸活塞杆固连，所述加载板通过紧固件与压力传感器底部相连。本发明用于模拟降雨条件下不同高度滑坡受力状态，实现对坡体局部情况重点模拟分析。

技术领域

本发明属于地质灾害模型试验领域，具体涉及一种可等效坡体高度的降雨型滑坡模型试验装置及方法。

背景技术

滑坡作为一种常见的地质灾害，严重威胁着人民的生命财产安全，因而相关学者在此方面利用多种方法开展了许多研究，并取得了较多的研究成果。其中，滑坡模型试验因其能较大程度上满足并符合坡体真实条件，试验结果更加可信，被研究者看作是一种研究滑坡的主要方法。在滑坡模型试验中，滑坡模型的尺寸对于试验结果有着一定影响，一般而言，滑坡模型尺寸越大，如足尺模型试验，试验结果更加可靠，但滑坡模型尺寸越大，所需要的试验空间越大，且耗财耗时。因此，目前滑坡模型试验多在有限空间的模型箱中进行，这样能一定程度减小试验空间，但对于模拟高度很高，坡度较大的滑坡时，简单模型箱由于空间限制，不能很好实现模拟要求。另一方面，为了能更好地模拟出滑坡真实情况，需要准确模拟滑坡本身的受力状态，目前通常采用坡体加载的方式来模拟坡体真实受力，如对坡体施加应力荷载等。在此方面，许多人提出了不同形式的加载装置以满足不同模拟的需要，但这些加载装置大多从加载手段上进行改进，所模拟情况是外界因素对滑坡整体影响，对于坡体局部，如坡脚，坡中等部位所受到的影响在试验中不能重点体现，且试验忽略了坡体自身对于自身的影响，如在自重条件下，高陡边坡坡体上部自重对坡体下部的影响。但如果去建立一个足尺模型以重点分析局部情况需要很大的试验空间，费时费力。与此同时，目前大多数模型加载试验中加载板为不透水实体板，在模拟降雨工况时，一定程度上会阻碍雨水入渗。由此看来，目前的试验方法与装置不能很好解决以上问题，需要进行改进。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种可等效坡体高度的降雨型滑坡模型试验装置及方法，用于模拟降雨条件下不同高度滑坡受力状态，实现对坡体局部情况重点模拟分析。

本发明的第一方面，提供了一种可等效坡体高度的降雨型滑坡模型试验装置，所述装置包括边坡模型箱、反力架、多组多排的加载气缸、压力传感器、加载板和降雨装置，其中，所述降雨装置通过钢架搭建在所述边坡模型箱上方，所述边坡模型箱内部用于制成边坡模型，所述反力架立柱通过焊接固定在所述边坡模型箱上方，所述加载气缸通过紧固件倒置固定在所述反力架横梁上，所述加载气缸下方为自由端，所述压力传感器与所述加载气缸活塞杆固连，所述加载板通过紧固件与压力传感器底部相连。

进一步的，所述边坡模型箱由钢板和玻璃板制成。

进一步的，所述反力架由钢板制成。

进一步的，所述紧固件为螺栓。

进一步的，所述加载板是多孔独立的。

本发明的第二方面，一种采用上述可等效坡体高度的降雨型滑坡模型试验装置进行滑坡模型试验的方法，包括以下步骤：

步骤一：确定模型试验的滑坡参数，利用滑坡局部区域上方的坡体高度和坡度，分条计算模型试验的局部区域上边界不同位置处应该施加的等效荷载；

步骤二：在边坡模型箱中制作边坡模型，根据模型试验要求的滑坡局部坡度和滑坡局部范围，设置边坡模型的坡度以及顶部土体平台长度；

步骤三：将加载气缸通过螺栓倒置固定在所述反力架横梁上，将压力传感器固定在加载气缸活塞杆处，将加载板固定在压力传感器底部，安装时应使加载气缸活塞杆的轴线与负载移动方向保持一致；