[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

说明书

本发明属于资源与环境技术领域，公开了一种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，模拟不同成因碎石土斜坡的形成过程，可以在实验室内模拟构建出与自然环境中真实的碎石土斜坡内部结构与组成成分都高度相似的物理模型，通过试验模拟了不同成因类型的碎石土斜坡在自然环境下的从形成到失稳破坏的整个过程。本发明从可控流量的降雨系统重构自然环境，不同成因类型的碎石土斜坡在受到不同大小的降雨影响后，从逐渐失稳到彻底破坏的整个演化过程；此外通过可调节角度、具有特定形状且带有粗糙肋条的钢质底板，可以逼真地模拟出土层覆盖在不同表面起伏和倾斜角度的粗糙基岩之上的情况，使得物理模型实验结果更接近真实情况。

技术领域

本发明属于资源与环境技术领域，尤其涉及一种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。

背景技术

目前，对碎石土斜坡进行室内的物理模型实验时，需要一个装置作为容器承载碎石土斜坡模型。而目前主要使用的承载装置仅仅是一个简单的箱子，要使用人工堆土的方式构建碎石土斜坡的物理模型，这样的成坡方式与自然环境下碎石土斜坡的成坡方式差异明显，仅能简单模仿碎石土斜坡的外形和规则的结构，不能反映碎石土斜坡由于不同的成坡方式所产生的复杂结构及碎石土性质在空间上的差异。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

现有的碎石土斜坡模型实验装置需要使用人工堆土的方式构建碎石土斜坡的物理模型，成坡方式与自然环境下碎石土斜坡的成坡方式差异明显，仅能简单模仿碎石土斜坡的外形和规则的结构，不能反映碎石土斜坡由于不同的成坡方式所产生的复杂结构及碎石土性质在空间上的差异。

解决以上问题及缺陷的难度为：

自然条件下碎石土斜坡成坡的过程复杂，不同类型的碎石土斜坡成坡过程之间存在很大的差异，采用人工堆填的方式无法模拟出不同成因类型的碎石土斜坡成坡过程，所以难点在于必须要模拟出碎石土斜坡内部各种级配的土样在成坡过程中的搬运过程，才能真实地还原最终碎石土斜坡内部各种级配的土样在其内部的组合结构。

解决以上问题及缺陷的意义为：

可以得到高度仿真的不同成因的碎石土斜坡室内物理试验模型，其内部各种级配的土样的分布情况与要模拟的自然条件下碎石土斜坡高度一致。使用由本发明方法及装置制备的碎石土斜坡室内物理试验模型进行不同成因碎石土斜坡性质的研究，得到的结果会更接近真实情况，为今后碎石土斜坡方向的科学研究提供很大的支持。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种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。

本发明是这样实现的，一种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，通过提前设定倾倒的角度，将配置好的土样以设定的角度排放到承坡装置中，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，使土样在进入承坡装置时具有不同的速度，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，在设定的降雨量条件下，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。

进一步，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。