一种用于防汛演练时诱发土体裂缝的试验装置的制作方法

本发明属于防汛演练用模拟装置领域，具体涉及一种用于防汛演练时诱发土体裂缝的试验装置。

背景技术：

边坡工程作为我国基础建设领域中的一个重要组成部分，由于其广泛应用于各类复杂地址条件，安全性问题一直备受关注。大量工程实践表明：土质边坡在其失去稳定性之前，一般都会在坡顶上出现大量拉裂缝。拉裂缝的生成与发展降低了边坡的稳定，其最终引起的滑坡等灾害给人民的生命财产造成极为严重损失。因此认识裂缝的危害并能开展针对性的抢险演练对提高裂缝抢险的成效具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明提供一种用于防汛演练时诱发土体裂缝的试验装置，其能有效模拟土体裂缝产生过程，利于抢险中对裂缝抢险预防。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为，一种用于防汛演练时诱发土体裂缝的试验装置，包括填土层、覆土层、支撑平台以及推力机构；

填土层包括垂直侧面、与垂直侧面相对的坡面、以及位于垂直侧面与坡面顶部的顶端平台；填土层的垂直侧面处设有钢板，钢板的底端位于填土层的下部，钢板的顶端与填土层的顶端平台平齐；填土层采用的是粉砂；

推力机构设于钢板的另一侧，推力机构能通过钢板对填土层均匀施加水平方向的推力；钢板与填土层能在推力机构的作用下发生水平方向的位移；

覆土层设于顶端平台上，覆土层采用的是粘性土；支撑平台埋设于覆土层中并对应于推力机构的上方；推力机构能沿水平方向推动填土层，并能发生相对于覆土层的水平位移。

作为本发明改进的技术方案，坡面的坡度为0.5。

作为本发明改进的技术方案，支撑平台采用踏步钢板，踏步钢板呈锯齿状。

作为本发明改进的技术方案，支撑平台的长度为覆土层底层长度1/4-1/3。

作为本发明改进的技术方案，推力机构包括水袋与水箱；水袋通过钢板水平作用于填土层的侧面；水箱设于水袋上方，水箱连通于水袋，调整水箱的水位能实现控制水袋对钢板的作用力。

作为本发明改进的技术方案，覆土层的含水量为±3%。

作为本发明改进的技术方案，覆土层的厚度为60cm，填土层能发生水平位移为30cm。

有益效果

本技术：
采用黏土为覆土层，采用粉砂为填土层，通过水平推动填土层的上部与中部，促使中部与下部的分离，实现对现实中土体裂缝发生位置的完整模拟；在推力机构作用时，覆土层与填土层的顶端发生相对位移，最初发生位移时支撑平台能够支撑覆土层，随着位移的继续发生，覆土层与支撑平台端头处发生裂纹，观察发生的位移以及裂缝的位置能有效判断实际防汛抢险时裂纹产生的时间与位置。

本申请中填土层相对于钢板的一侧为坡面，在推力机构的作用下，试验机构不会发生边坡失稳，有效保证试验过程中的安全性。具体的，填土层的边坡可按1:2进行控制，即可在覆土层表面发生明显的裂缝期间不会发生边坡失稳破坏，试验过程中无任何风险。

推力装置可根据实际需要进行选择，案例中采用的推力装置可通过控制水箱水头来调整施加的推力大小，结构简单，操作方便。

试验结束后在将水平推力卸荷，由于填土层为粉砂，填土层可基本恢复到初始状态，只需将覆土层重新压实填筑即可开展下一组试验，试验过程高效快捷。

附图说明

图1本申请模拟装置最初状态的结构示意图；

图2本申请模拟装置发生水平位移后的结构示意图；

图中：1、填土层；2、钢板；3、覆土层；4、支撑平台；5、垂直侧面；6、坡面；7、顶端平台；8、裂缝。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中“水平”是指与高度方向垂直的方向。

如图1-2所示，一种用于防汛演练时诱发土体裂缝的试验装置，包括填土层1、覆土层3、支撑平台4以及推力机构；

填土层1铺设的为粉砂，本实施例中，填土层1底部的总长度为6.5m，能发生在推力机构作用下能发生水平位移的距离为0.3m；填土层1的整体高度为2.5m；

填土层1包括垂直侧面5，垂直侧面5处设有钢板2，钢板2的底端位于填土层1的下部，具体的钢板2的底端距填土层1的底部有0.5m；钢板2的顶端与填土层1的顶端平齐；填土层1在与推力机构相对的一面为坡面6；坡面6的坡度为0.5。

推力机构设于钢板2的另一侧，并能通过钢板2对填土层1水平方向施加均匀的推力；在推力机构的作用下，钢板2与粉砂能发生水平方向的位移；本申请中推力机构采用的为千斤顶，由于钢板2的作用使得千斤顶施加的水平方向的作用力能均匀分布于填土层1的垂直侧面；或者，推力机构包括水袋与水箱；水袋通过钢板2水平作用于填土层1的垂直侧面；水箱设于水袋上方，水箱连通于水袋，调整水箱的水位能实现控制水袋对钢板2的作用力。

覆土层3铺设的为粘性土，覆土层3的高度为0.6m；粘性土覆盖于填土层1的顶端平台7（顶端平台7位于垂直侧面5与坡面6的顶端）；支撑平台4埋设于覆土层3中并对应于推力机构的上方；推力机构能沿水平方向推动填土层1，并能发生相对于覆土层3的水平位移。

基于上述装置的试验方法，包括如下步骤：

s1、垂直设置钢板2，在钢板2的底部以及钢板2的一侧铺设粉砂，粉砂在相对于钢板2的另一侧具有1/2的坡度；在钢板2的另一侧设置推力机构，推力机构的施力方向垂直于粉砂的高度方向；

s2、在粉砂的顶端铺设粘性土，粘性土的厚度为粉砂能发生水平位移的2倍；覆土层3的厚度为60cm，填土层1发生水平位移为30cm。

s3、推力机构沿水平方向对粉砂施加水平方向的作用力，粉砂对应于钢板2的一端沿力的方向发生水平位移；

s4、观察覆土层3的裂缝8产生情况。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明属于防汛演练用模拟装置领域，具体涉及一种用于防汛演练时诱发土体裂缝的试验装置，包括填土层、覆土层、支撑平台以及推力机构；填土层包括垂直侧面、与垂直侧面相对的坡面以及位于垂直侧面与坡面顶部的顶端平台；填土层的垂直侧面处设有钢板；推力机构设于钢板的另一侧，推力机构能通过钢板对填土层均匀施加水平方向的推力；钢板与填土层能在推力机构的作用下发生水平方向的位移；覆土层设于顶端平台上，覆土层采用的是粘性土；支撑平台埋设于覆土层中并对应于推力机构的上方；推力机构能沿水平方向推动填土层，并能发生相对于覆土层的水平位移。其能有效模拟土体裂缝产生过程，利于抢险中对裂缝抢险预防。

技术研发人员：李荣;韩凤荣;赵鸣伟;刘丽君;李春华;薛凌峰;陈生水;李国英;宋智通;崔武虎;凌莉
受保护的技术使用者：南京市水利规划设计院股份有限公司;江苏省防汛防旱指挥部办公室;水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院;南京河川建设工程有限公司
技术研发日：2018.07.17
技术公布日：2018.11.06