本发明涉及一种土力学实验教学领域，具体涉及一种边坡稳定性教学实验装置。
背景技术：
在土力学实验学习过程中，通常围绕“颗粒分析实验、液塑限实验、相对密实度实验、击实实验、渗透实验、压缩实验、直接剪切实验、三轴压缩实验”八个传统实验开展，内容围绕如何获取土的基本物理、力学特性，对于土体在工程中的性质特点的介绍涉及较少，较为典型的不足是土力学实验学习内容缺乏与土力学中边坡稳定性内容的对接，目前关于这部分内容具体的实验装置较少。在本发明之前，中国专利CN 104807746A和CN 104751725A均公开了关于边坡稳定性教学实验装置，但是都无法同时综合实验不同坡度的边坡填土受到动静荷载时土体破坏的情况，且不具有适合课堂教学的可视化系统。
这部分实验内容的缺失，难以深刻理解该内容的基本原理与工程应用，上述不足之处不仅对于土力学的学习较为不利，也难以满足本领域的技术人员对边坡稳定性的理论与试验分析的要求。
技术实现要素：
针对以上所述的实验装置的缺失和实验研究的不足，本发明的目的是提供一种边坡稳定性教学实验装置，本发明可教学演示不同坡度不同坡顶宽度的边坡稳定性和土体无载荷和受载荷对边坡稳定性的影响，以及通过室内实验，初步测算无粘性土边坡稳定性安全系数；
本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种边坡稳定性教学实验装置，包括顶部开口的模型槽，用于填筑土体并形成土坡；所述模型槽包括由前钢板、底板及后钢板连接而成的钢板框架，以及连接在钢板框架两侧的透明有机玻璃侧板；
第一挡板，设置于模型槽内，与模型槽两侧的透明有机玻璃侧板及底板保持贴合并可相对滑动；
启闭器，与所述第一挡板连接；
第二挡板，相对所述第一挡板的设置于模型槽内，第二挡板的底部两端分别通过转动螺栓与模型槽两侧的透明有机玻璃侧板转动连接，模型槽两侧的透明有机玻璃侧板上对称设置有两个弧形定位滑轨，弧形定位滑轨上连接有紧固螺栓，
加载机构，设置于模型槽顶部开口处，包括：连接支架、加载横梁、传力杆、刚性承压板、托盘以及砝码；其中，连接支架一端固定连接在模型槽的外壁上，另一端通过支点螺栓与加载横梁的一端连接，加载横梁的另一端通过铰接螺栓连接托盘，传力杆上端与加载横梁卡扣连接，下端与所述刚性承压板的上表面螺纹连接；
可视化系统，包括：连接在模型槽4个顶点处的4组图像采集单元，每组图像采集单元包括折叠杆以及摄像头，所述折叠杆一端连接摄像头，另一端通过球头固定在模型槽顶点上。
所述透明有机玻璃板上设有水平高度标尺以及角度标尺。
所述启闭器为手轮式启闭器，手轮式启闭器固定在前挡板上，手轮式启闭器上的顶推螺杆一端穿过前挡板后与所述第一挡板固定连接。
所述第一挡板为钢板，所述钢板上非接触土体的一侧焊接有加劲钢板。
所述第二挡板为透明有机玻璃板、木质板或金属板中的任意一种。
所述钢板框架与侧板采用螺栓连接，连接处用胶水密封并在各个边角焊接加劲角钢。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型能较好的补充土力学实验教学内容，尤其是土力学中挡土结构物土压力的相关实验的内容，为土力学的教学和学习提供了一个直观实验模型装置，也为本领域技术人员分析挡土结构物分析提供了依据。
附图说明
图1为本实用新型一种边坡稳定性教学实验装置的结构示意图；
其中，1为手轮，2为顶推螺杆，3为手轮式启闭器，4为连接支架，5为支点螺栓，6为加载横梁，7为刚性承压板，8为传力杆，9为砝码，10为托盘， 11为折叠杆，12为摄像头，13为第一挡板，14为第二挡板，15为弧形定位滑轨，16为紧固螺栓，17为转动螺栓，18为透明有机玻璃侧板，19为钢板框架， 20为角度标尺，21为水平高度标尺。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种边坡稳定性教学实验装置，包括顶部开口的模型槽、定坡系统、加载系统、和可视化系统；
所述模型槽包括由前钢板、底板及后钢板连接而成的钢板框架19，以及连接在钢板框架19两侧的透明有机玻璃侧板18，钢板框架19与透明有机玻璃侧板18采用连接螺栓连接，连接处用胶水密封并在各个边角焊接加劲角钢，以密封模型槽和增加模型槽的整体刚度。
定坡系统包括启闭器3、第一挡板13、弧形定位滑轨15、紧固螺栓16、第二挡板14和转动螺栓17；其中，第一挡板13连接在启闭器3上的顶推螺杆2 一端，转动手轮1，启闭器3牵引顶推螺杆2继而带动第一挡板13运动，控制第一挡板13在模型槽内的位置，进而确定边坡坡顶宽度，当第一挡板13移动至合适位置时，启闭器3自动锁定顶推螺杆的位移，精度为0.01mm。
加载系统包括连接支架4、支点螺栓5、加载横梁6、传力杆8、刚性承压板 7、托盘10和砝码9；其中，连接支架4一端固定在模型槽断面中间位置，另一端通过支点螺栓5与加载横梁6的一端连接，加载横梁6的另一端通过铰接螺栓连接托盘10，传力杆8上端可卡扣在加载横梁6任一点，传力杆8下端与刚性承压板7上表面螺栓连接。
本实施例中，第一挡板13采用与模型槽等宽的钢板制作而成，钢板非接触土面焊有与钢板同样厚度的楔形加劲钢板，以防止实验土体从第一挡板两侧撒漏和挤坏第一挡板。
刚性承压板7也为矩形钢板，刚性承压板7上表面中心位置焊有螺栓接头，以便与传力杆螺栓连接，钢板下表面光滑。
透明有机玻璃板18上以底面为零点，向上水平刻有高度标尺；以第二挡板 14底部两端的转动螺栓为圆心，第二挡板14水平时为0°，第二挡板14竖直时为90°，透明有机玻璃板18上均匀刻有角度标尺。
折叠杆11一端连接摄像头12，另一端球头固定在模型槽前侧顶点处，折叠杆带动摄像头全方位记录试验过程中土体的破坏等特征，图像同步放映在显示屏上。
采用本实施例进行边坡稳定性实验的方法，具体包括以下几个步骤：
步骤一：先将第二挡板14旋转到30°位置，拧紧弧形定位滑轨15上的紧固螺栓16；
步骤二：分层填筑无粘性土，每填筑5cm后将砂土表面抹平，将30cm×15cm 的钢板放在砂土层表面，用重5kg的重锤从5cm的高度自由下落砸向钢板，连续三下，然后将钢板移位，钢板长度方向与其原位置搭接20％，重复击实操作，直至该层遍击，再填筑第二层，再击实，直至填土表面与第二挡板14上边持平，再击实；
步骤三：填至坡顶之后静置5分钟，移开第二挡板14，观察土坡是否会发生滑塌；
步骤四：变换不同的坡度进行填筑，静置后移开第二挡板14，观察坡面是否发生滑塌，并通过可视化系统记录和放映；
步骤五：缓慢向填土表面加水，观察渗流作用对边坡稳定性的影响，并通过可视化系统记录和放映；
步骤六：在坡顶施加荷载，试验填土受不同荷载对边坡稳定性的影响，并通过可视化系统记录和放映。
表1为边坡稳定性实验记录表
实验土性能指标：干砂，含水量<5％，最大粒径2.35mm
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