[发明专利]多成因碎石土斜坡模型降雨入渗变形破坏试验方法及装置

权利要求书

1.一种多成因碎石土斜坡模型降雨入渗变形破坏试验装置，其特征在于，所述多成因碎石土斜坡模型降雨入渗变形破坏试验装置包括：

发生装置，用于承载构建模型所需要的土样，并将土样以设定的角度倾倒排放到承坡装置中，使土样在进入承坡装置时具有不同的速度，模拟自然环境下碎石土斜坡的形成过程；

承坡装置，用于接收发生装置以设定的角度倾倒的提前配置好的土样，通过多次倾倒，碎石土斜坡模型在承载装置内逐渐成形；

回收装置，用于在碎石土斜坡模型发生失稳破坏后，收回流失的碎石土；

降水系统，用于进行模拟降水，诱发碎石土斜坡模型发生失稳破坏；

监测系统，用于收集实验数据，提供实验参数；

所述发生装置由发生箱、定滑轮、摇杆以及观测窗组成，所述发生箱外端通过连接绳索与摇杆连接，所述连接绳索中间在定滑轮外侧绕过，所述观测窗嵌装在发生箱侧面；

所述承坡装置包括承坡箱体、可伸缩后缘平台钢板、仿基岩带肋条斜钢板、四个支撑斜钢板的千斤顶、斜钢板左右旋杆和大尺寸观测窗口，所述承坡箱体用于固定放置碎石土斜坡模型，所述可伸缩后缘平台钢板用于将从发生装置中倾倒出的土样在形成不同长度的碎石土斜坡后缘平台，所述仿基岩带肋条斜钢板的肋条用于避免碎石土在倾斜的钢板上滑动，同时斜钢板可拆卸，可根据实际情况使用特定形状的钢板，根据实际需要选择不同表面起伏、长度及布置角度的钢板，用以模拟实际常见基覆界面形状，模拟自然环境下碎石土斜坡覆盖在基岩层上的情况，所述支撑斜钢板的千斤顶和斜钢板左右旋杆用于调节斜钢板的角度及其下部的高度，从而匹配不同角度、长度的斜钢板，所述大尺寸观测窗口用于在碎石土斜坡的失稳破坏过程中，观察剖面里碎石土移动的情况、裂缝的发育扩张情况以及在降雨条件下碎石土逐渐浸润，湿润锋下移的情况；

所述降水系统包括水泵、储水罐、降雨管道、管道支架和可调节喷头，所述水泵两端分别与储水罐和降雨管道连通，所述降雨管道连通有若干可调节喷头，所述降雨管道通过管道支架安装固定；

所述降雨管道中间设置有流量计；

若干所述可调节喷头分别布置在碎石土斜坡模型的坡顶、坡腰以及坡脚处，调节喷头通过旋转改变雨量大小；

所述监测系统包括数字采集仪和摄像机支架，所述监测系统用于与多种不同功能的传感器连接，用于对传感器的检测数据进行采集，所述摄像机支架布置于发生装置外侧和管道支架上侧，用于拍摄记录实验过程和碎石土斜坡模型发生失稳破坏过程中模型表面的变化；

所述数字采集仪连接有孔隙水压力传感器、土压力传感器、位移传感器和柔性位移计；

所述多成因碎石土斜坡模型降雨入渗变形破坏试验方法包括：

步骤一，通过旋转斜钢板左右旋杆，将仿基岩带肋条斜钢板调节为所需角度，后缘平台钢板可相应伸缩，以适应斜钢板角度调节带来的长度变化；

步骤二，在发生箱中装入碎石土，之后转动摇杆带动定滑轮和连接绳索使发生箱倾斜，将土样送入承坡箱体仿基岩带肋条斜钢板上，反复多次执行此操作直至将碎石土都倾倒至承坡箱体内；

步骤三，将孔隙水压力传感器、土压力传感器、位移传感器以及柔性位移计布置在模型中，连上数字采集仪将数据传至终端，并且架设摄像机支架；

步骤四，利用水泵将水从储水罐中泵出，通过降雨管道和可调节喷头进行模拟降雨，在此过程中箱底回收层、箱脚回收盒以及接水槽收集被水冲刷带走的碎石土；

步骤五，通过摄像机支架及大尺寸观测窗口记录模型正面，剖面，后缘表面以及前缘表面的失稳破坏过程；

步骤六，实验结束后，清理装置，回收碎石土，收集整理记录的现象与数据。

2.如权利要求1所述的多成因碎石土斜坡模型降雨入渗变形破坏试验装置，其特征在于，所述步骤二中通过改变发生箱内的土样种类和级配及其装填顺序并多次倾倒，以改变室内碎石土斜坡物理模型的组成成分和结构，通过定滑轮和摇杆改变发生箱的倾斜角度，改变土样进入承坡装置的速度，模拟不同条件下自然环境中碎石土斜坡形成的过程。