专利名称：降雨滑坡试验用通用模型槽装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种岩土工程室内模型实验设备，特别涉及降雨条件下、多种土类和多种地质结构的滑坡试验用通用模型槽装置，属于地质灾害模型实验领域。
背景技术：
滑坡具有分布广泛、爆发频率高、持续危害性性大等特点，滑坡灾害在地质灾害中占有很大的比例。在降雨的条件下，极易诱发大体积滑坡，严重威胁人民生命和财产安全。滑坡的发生与众多因素密切相关，但对此的认识和理解仍不充分，深入研究降雨诱发滑坡失稳规律对滑坡预测预报具有重要的理论指导意义。通常采用岩土体力学特性室内试验获取强度参数进行稳定性分析与现场监测相结合的方法研究降雨诱发滑坡失稳机理。但室内试验由于受试样尺寸、试验条件和试验简化等影响，与实际差别较大。现场监测则常受设备埋设、设备稳定性和人为因素等影响且不经济、费时费力。模型试验可有效地避免室内试验 的尺寸效应，与现场差异小且参数控制灵活，具有良好的重复性和可操作性，能真实再现岩土工程结构物间相互作用的性状。因此，通过模型试验的方法来分析提出关键指标，为滑坡防灾减灾、监测和预报提供理论依据是研究降雨诱发滑坡失稳机理方法的必然选择。目前，国内外降雨滑坡模型试验装置存在以下几方面的不足(I)能模拟的土体类型和地质结构构造单一，几何条件与实际相差较大；(2)常规的位移测量装置主要采用位移传感器，传感器的尺寸相对模型试验槽的尺寸较大，传感器的移动对其周围的土体扰动较大，以至于影响传感器周围土体的渗流及变形破坏响应，当传感器的埋设断面较多时，对整个模型试验槽里的岩土体的影响很大，从而导致局部或整体位移场和应力场失真；(3)试验测量系统精度不够，试验装置自动化较低，投资成本高；(4)模型槽无观测窗口，不能布设控制基准点，无坐标参考标尺，试验中铺土和埋设传感器若按所需尺寸要求操作不便，无模型支挡板，不能模拟坡趾所处的多种边界条件，无泄水阀，不能控制降雨条件下坡体的排水条件；(5)模型试验装置不能移动或移动后无止动装置，一旦制作成型无法拆卸，难以与降雨系统和防水设备结合，未考虑雨水回收装置。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述现有试验技术和试验设备存在的缺点和不足，提供一种降雨滑坡物理模型试验槽，其构造简单、投入成本低、可重复使用、容易拆卸、便于移动并能止动，特别是降雨条件下、多种土类和多种地质结构的滑坡物理模型试验研究的设备基础，以揭示降雨诱发滑坡失稳机理，为滑坡防灾减灾、监测和预报提供理论依据。本实用新型的技术解决方案如下一种降雨滑坡试验用通用模型槽装置，特征在于其构成包括雨水回收槽、模型槽、降雨系统支架、移动及止动底盘和多种土类和多种地质结构的滑坡物理模型，上述部件的连接关系如下所述的雨水回收槽内放置有模型槽，在该模型槽内铺设有多种土类和多种地质结构的滑坡物理模型，该模型槽的上方设有降雨系统支架，移动及止动底盘安装于所述雨水回收槽的底部。所述模型槽包括主体支撑柱、顶横梁、底横梁、底板、次支撑柱、模型支挡板、模型支挡板固定槽、支座、坐标参考标尺和观测窗，上述各部件的连接关系如下在所述的模型槽四角分别竖立有四根主体支撑柱，相邻主体支撑柱的顶部之间架设有顶横梁，相邻主体支撑柱的底部之间架设有底横梁，在底横梁上有底板，底板下方设有支座；所述模型槽一侧的相邻两根主体支撑柱内侧分别设有模型支挡板固定槽，模型支挡板置于模型支挡板固定槽中； 所述模型槽另外三侧的相邻两根主体支撑柱之间分别设有多根互相平行的次支撑柱，每根次支撑柱之间设有观测窗，在一根底横梁和一根次支撑柱外侧分别设有坐标参考标尺。所述的主体支撑柱和底横柱由角钢制成，并留有钻孔，所述的次支撑柱由槽钢制成，所述的底板由钢板制成，所述的模型支挡板由有机玻璃制成，所述的模型支挡板固定槽由角钢制成，所述的观测窗由有机玻璃制成。在所述的模型支挡板下侧、穿过所述底横梁的钻孔设有泄水阀，用以控制所述模型槽内的排水和止水。在所述的模型支挡板外侧设有把手，用于上下拖动模型支挡板。所述的顶横梁和观测窗之间由螺栓连接，并通过防水胶密封。所述降雨系统支架包括支架本体，通过U型槽支座和直角U型槽支座利用螺栓固定于所述的模型槽上部，所述的支架本体包括多根竖立的方钢，相邻方钢的顶部之间架设有横方钢。在所述的移动及止动底盘包括滚轮和可绕垂直轴旋转的旋转支撑。在所述的雨水回收槽一侧设有排水管。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是(I)本实用新型能够进行不同降雨条件下、多种土类和多种地质结构的大尺寸滑坡物理模型试验；(2)通过观测窗和控制基准点，借助粒子图像测试技术和数字照相量测系统可以测得滑坡的位移，无须安设位移传感器，减少了埋设位移传感器而造成局部或整体位移场失真的影响；(3)依据坐标参考标尺，试验中能方便地按所需尺寸和位置铺土和埋设传感器，能模拟多种坡趾边界条件，并能控制降雨条件下坡体的排水条件；(4)试验测量系统精度和试验装置自动化程度高，投资成本低；(5)模型试验装置方便移动，移动后并能止动，易于拆卸组装，能与降雨系统很好的结合，自带防雨和雨水回收装置。
[0030]图I是本实用新型降雨滑坡试验用通用模型槽装置的结构示意图图2是本实用新型的U型支座的结构示意图图3是本实用新型的直角U型支座的结构示意图图4是本实用新型的旋转支撑的结构示意图
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述，但不应以此限制本实用新型的保护范围。请参阅图1-4，图I是本实用新型降雨滑坡试验用通用模型槽装置的结构示意图，图2是本实用新型的U型支座的结构示意图，图3是本实用新型的直角U型支座的结构示意图，图4是本实用新型的旋转支撑的结构示意图。如图所示，一种降雨滑坡试验用通用模 型槽装置，包括雨水回收槽I、模型槽3、降雨系统支架4、移动及止动底盘5和多种土类和多种地质结构的滑坡物理模型8，上述部件的连接关系如下所述的雨水回收槽I内放置有模型槽3，该在模型槽3内铺设有多种土类和多种地质结构的滑坡物理模型8，该模型槽3的上方设有降雨系统支架4，移动及止动底盘5安装于所述雨水回收槽I的底部。模型槽3包括主体支撑柱31、顶横梁32、底横梁33、底板34、次支撑柱35、模型支挡板36、模型支挡板固定槽37、支座38、坐标参考标尺39和观测窗30，上述各部件的连接关系如下在所述的模型槽3四角分别竖立有四根主体支撑柱31，相邻主体支撑柱31的顶部之间架设有顶横梁32，相邻主体支撑柱31的底部之间架设有底横梁33，在底横梁33上有底板34，底板34下方设有支座38 ；所述模型槽3—侧的相邻两根主体支撑柱31内侧分别设有模型支挡板固定槽37，模型支挡板36置于模型支挡板固定槽37中；所述模型槽3另外三侧的相邻两根主体支撑柱31之间分别设有多根互相平行的次支撑柱35,每根次支撑柱35之间设有观测窗30,在一根底横梁33和一根次支撑柱35外侧分别设有坐标参考标尺39。在所述的模型支挡板36下侧、穿过所述底横梁33的钻孔设有泄水阀6，用以控制所述模型槽3内的排水和止水。在模型支挡板36外侧设有把手7，用于上下拖动模型支挡板36。顶横梁32和观测窗30之间由螺栓10连接，并通过防水胶9密封。降雨系统支架4包括支架本体43通过U型槽支座41和直角U型槽支座42利用螺栓固定于所述的模型槽3上部，所述的支架本体43包括多根竖立的方钢，相邻方钢的顶部之间架设有横方钢。所述的移移动及止动底盘5包括滚轮51和可绕垂直轴旋转的旋转支撑52。在所述的雨水回收槽I 一侧设有排水管2。主体支撑柱31和底横柱33由角钢制成，并留有钻孔，所述的次支撑柱35由槽钢制成，所述的底板34由钢板制成，所述的模型支挡板36由有机玻璃制成，所述的模型支挡板固定槽37由角钢制成，所述的观测窗30由有机玻璃制成。本实用新型降雨滑坡物理模型试验槽的操作步骤如下I、准备所需填筑边坡试验用土样，测定其物理力学基本参数；2、借助于坐标参考标尺39，在模型槽3内分层填筑，逐层夯实至设定的密度，并取样检核，保证土样的均匀性，在铺设坡趾时，调节模型支挡板36的高度并固定；3、参考坐标参考标尺39，埋入监测点标志，在相应分层处，靠近观测窗30 —侧均匀撒上一层白色石英砂；4、当夯实至需埋设体积含水量、孔压和吸力传感器时，先用PVC管代替传感器所需埋入位置，待分层夯实完成后，拔出PVC管，埋入传感器妥善夯实，整理传感器线路时，尽可能固定传感器，避免损坏传感器；5、借助放线，利用支挡板完成所需坡形并打毛，若模拟降雨中不透水的情况，关闭泄水阀6，相反模拟透水的情况，需打开泄水阀6 ；6、在靠近观测窗30 —侧，布设控制基准点，并用透明胶带粘贴保护； 7、松开旋转支撑52至地面，以此固定整个装置，调整数码相机对焦于观测窗30至最佳位置；8、将传感器与数据采集仪接好，以及数据采集仪与PC接好，并有数据显示；9、打开数码相机，设置5s间断拍照，打开降雨系统控制系统，按指定降雨条件在坡面降雨，降雨过程中，雨水回收槽I满后，可通过排水管2排水；10、待试验完成后，整理试验结果，分析试验数据。按照上述步骤可以实现降雨条件下滑坡模型试验，本实用新型的保护范围不限于上述具体实施方式
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权利要求1.一种降雨滑坡试验用通用模型槽装置，特征在于其构成包括雨水回收槽(I)、模型槽(3)、降雨系统支架(4)、移动及止动底盘(5)和多种土类和多种地质结构的滑坡物理模型(8)，上述部件的连接关系如下 所述的雨水回收槽(I)内放置有模型槽(3)，在该模型槽(3)内铺设有多种土类和多种地质结构的滑坡物理模型(8)，该模型槽(3)的上方设有降雨系统支架(4)，移动及止动底盘(5 )安装于所述雨水回收槽(I)的底部。
2.根据权利要求I所述的降雨滑坡试验用通用模型槽装置，其特征在于所述模型槽(3)包括主体支撑柱(31)、顶横梁(32)、底横梁(33)、底板(34)、次支撑柱(35)、模型支挡板(36),模型支挡板固定槽(37)、支座(38)、坐标参考标尺(39)和观测窗(30)，上述各部件的连接关系如下在所述的模型槽(3)四角分别竖立有四根主体支撑柱(31)，相邻主体支撑柱(31)的顶部之间架设有顶横梁(32)，相邻主体支撑柱(31)的底部之间架设有底横梁(33)，在底横梁(33)上有底板(34)，底板(34)下方设有支座(38)； 所述模型槽(3) —侧的相邻两根主体支撑柱(31)内侧分别设有模型支挡板固定槽(37),模型支挡板(36)置于模型支挡板固定槽(37)中； 所述模型槽(3)另外三侧的相邻两根主体支撑柱(31)之间分别设有多根互相平行的次支撑柱(35)，每根次支撑柱(35)之间设有观测窗(30)，在一根底横梁(33)和一根次支撑柱(35)外侧分别设有坐标参考标尺(39)。
3.根据权利要求2所述的降雨滑坡试验用通用模型槽装置，其特征在于所述的主体支撑柱(31)和底横柱(33)由角钢制成，并留有钻孔，所述的次支撑柱(35)由槽钢制成，所述的底板(34)由钢板制成，所述的模型支挡板(36)由有机玻璃制成，所述的模型支挡板固定槽(37)由角钢制成，所述的观测窗(30)由有机玻璃制成。
4.根据权利要求3所述的降雨滑坡试验用通用模型槽装置，其特征在于在所述的模型支挡板(36 )下侧、穿过所述底横梁(33 )的钻孔设有泄水阀(6 )，用以控制所述模型槽(3 )内的排水和止水。
5.根据权利要求2所述的降雨滑坡试验用通用模型槽装置，其特征在于在所述的模型支挡板(36 )外侧设有把手(7 )，用于上下拖动模型支挡板(36 )。
6.根据权利要求2所述的降雨滑坡试验用通用模型槽装置，其特征在于所述的顶横梁(32)和观测窗(30)之间由螺栓(10)连接，并通过防水胶(9)密封。
7.根据权利要求I或2所述的降雨滑坡试验用通用模型槽装置，其特征在于所述降雨系统支架(4)包括支架本体(43)、U型槽支座(41)和直角U型槽支座(42)，该降雨系统支架(4)利用螺栓固定于所述的模型槽(3)上部，所述的支架本体(43)包括多根竖立的方钢，相邻方钢的顶部之间架设有横方钢。
8.根据权利要求I或2所述的降雨滑坡试验用通用模型槽装置，其特征在于在所述的移动及止动底盘(5)包括滚轮(51)和可绕垂直轴旋转的旋转支撑(52)。
9.根据权利要求I所述的降雨滑坡试验用通用模型槽装置，其特征在于在所述的雨水回收槽(I) 一侧设有排水管(2 )。
专利摘要本实用新型公开了一种降雨滑坡试验用通用模型槽装置，包括雨水回收槽，在该雨水回收槽一侧设有排水管，雨水回收槽内放置有模型槽，在该模型槽上方设有降雨系统支架，移动及止动底盘安装于雨水回收槽的底部，在模型槽内铺设有多种土类和多种地质结构的滑坡物理模型，模型槽包括设于该模型槽四角的四根互相平行的主体支撑柱，多根互相平行的次支撑柱，每根次支撑柱之间设有观测窗口，参考标尺。本实用新型构造简单、投入成本低、可重复使用、容易拆卸、便于移动并能止动，特别为降雨条件下、多种土类和多种地质结构的滑坡物理模型试验研究提供有效的设备基础。
文档编号G01N33/24GK202631519SQ201220183818
公开日2012年12月26日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者左自波, 张璐璐, 程演, 王建华 申请人:上海交通大学