顺层岩质边坡滑移试验系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种试验系统，特别是涉及一种顺层岩质边坡滑移试验系统，属于机械设备领域。
【背景技术】
[0002]顺层岩质边坡稳定性问题在交通、水电及矿山等重大工程中普遍存在，严重影响工程的安全建设和运营，其失稳破坏机制是顺层边坡稳定性分析及设计、施工亟待解决的关键课题。顺层边坡的破坏一般有顺层滑移破坏、溃曲破坏和弯折-崩塌破坏3种。沿岩层层面的平面滑动破坏是顺层边坡发生最多、规模很大的一种破坏模式，根据其顺层滑移的力学机制将平面破坏分为滑移一拉裂型和水力驱动型两种类型。
[0003]由于顺层滑移破坏多发生在坡脚具有临空面的缓倾或中倾层状边坡，其顺层滑移平面破坏具有特殊性，因此已有机制研究的还不够深入，且考虑水作用下的岩质边坡顺层滑移破坏研究较少。现有技术中也尚未公开过用于室内条件下模拟岩质边坡顺层滑移破坏发生过程的完整试验系统。室内模拟试验是灾害研究的重要手段，顺层岩质边坡滑移模拟系统的缺乏，也进一步限制了顺层边坡的失稳机制及力学响应研究的开展。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种顺层岩质边坡滑移试验系统，该系统能够专门性用于隧道压力应变测试。
[0005]为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0006]一种顺层岩质边坡滑移试验系统，其特征在于:
[0007]包括矩形支架，所述矩形支架前侧面、后侧面分别固定透明板，下底面固定底板，所述透明板及底板向矩形支架后侧面延伸成排水槽；
[0008]所述前后透明板间布置坡体，坡体断面呈直角梯形，坡体底面与底板静联接，坡体坡面与排水槽同向；
[0009]所述坡体是多层结构，包括上覆岩层、软土夹层、基岩层；所述坡体中部是软土夹层，软土夹层呈斜面且与坡面同向；所述软土夹层上表面与上覆岩层的下斜面紧接，软土夹层下表面与基岩层的上斜面紧接。
[0010]上述顺层岩质边坡滑移试验系统主体是坡体，坡体自上向下包括上覆岩层、软土夹层、基岩层三部分。在试验时，通过施加外部影响因子，比如降水、推力等，观察测量软土夹层形变、上覆岩层滑动及其与基岩层的相对位移，以实现试验目的。坡体布置在矩形支架内，矩形支架内前侧面、后侧面分别固定透明板可在试验过程中提供坡体约束力同时便于观察坡体形变。前后透明板上可以绘制刻度和/或格栅，以便于观察和记录变形位移数据，同时在正对前后透明板处可以布置成像装置获取边坡破坏图像用于数值分析。排水槽用于降水试验条件下排水。
[0011]进一步地，顺层岩质边坡滑移试验系统，矩形支架顶部布置降水装置。通过增加降水装置可以实现连续降水试验。降水装置通常采用多级输水管路，终端是至少二平行终端管，终端管管壁上沿轴向等距开降水孔形成降水断面；降水孔沿终端管轴向排列成直线。优化设计是，每一降水断面上，有三降水孔；中间降水孔朝向坡体，左、右降水孔与中间降水孔分别呈45°对称。
[0012]进一步地，上述顺层岩质边坡滑移试验系统，软土夹层呈两段斜面，下段与坡体底面夹角α =0°?20°，上段与坡体底面夹角β =20°?45°。软土夹层采用两段斜面设计，作用在于可以更好模拟自然界常出现的沿组合结构面滑移破坏的现象。
[0013]进一步地，上述顺层岩质边坡滑移试验系统，软土夹层中布置监测传感器。监测传感器沿软土夹层中心线排列多组，每组监测传感器包括孔隙水压计与压力计。孔隙水压计与压力计分别用于测量降水条件下模拟边坡破坏时软土夹层的土粒孔隙压力、水压力参数变化。每组监测传感器沿软土夹层中心线左右对称。
[0014]上述顺层岩质边坡滑移试验系统，坡体各层材料通常为上覆岩层、基岩层是混凝土层，软土夹层是砂土层或粘土层。
[0015]本实用新型顺层岩质边坡滑移试验系统使用时，先在矩形支架底面固定基岩层，再在基岩层铺设软土夹层并布置孔隙水压计，最后在软土夹层上放置上覆岩层。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果是:(I)本产品可以在室内实验中模拟自然界中顺层岩质边坡滑移运动，用以研究边坡破坏过程及机理；(2)通过坡体坡面的分段设计，本产品可以模拟自然界中带有组合结构面的顺层岩质边坡滑移运动；(3)本产品可以采用相应的检测仪器得到相应破坏的试验数据，用于对岩质边坡的破坏过程的深入研究。
【附图说明】
[0017]图1-1顺层岩质边坡滑移试验系统结构示意图。
[0018]图1-2是实施例一坡体结构示意图(a正向视图，b侧向视图)。
[0019]图1-3是降水装置多层结构示意图。
[0020]图1-4是终端管降水断面分布示意图。
[0021]图1-5是终端管降水断面横截面示意图。
[0022]图2是实施例二坡体结构示意图(a正向视图，b侧向视图)。
[0023]图3-1是一段斜面软土夹层测量传感器布置示意图(a正向视图，b侧向视图)。
[0024]图3-2是两段斜面软土夹层测量传感器布置示意图(a正向视图，b侧向视图)。
[0025]附图中的数字标记分别是:
[0026]I矩形支架 11透明板 12底板 13排水槽 2坡体 21坡面
[0027]22上覆岩层23软土夹层 24基岩层 3降水装置 31终端管
[0028]311降水孔 312降水断面 4监测传感器5成像装置
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图，对本实用新型的优选实施例作进一步描述。
[0030]实施例一
[0031]如图1-1?图1-5所示，加工一种顺层岩质边坡滑移试验系统。
[0032]图1-1顺层岩质边坡滑移试验系统结构示意图；图1-2是坡体结构示意图(a正向视图，b侧向视图)。顺层岩质边坡滑移试验系统包括矩形支架I。矩形支架I前侧面、后侧面分别固定透明板11，下底面固定底板12，透明板11及底板12向矩形支架I后侧面延伸成排水槽13。前后透明板11间布置坡体2，坡体2断面呈直角梯形，坡体2底面与矩形支架I底板12静联接，坡体2坡面21与排水槽13同向。坡体2是多层结构，包括上覆岩层22、软土夹层23、基岩层24。坡体2中部是软土夹层23，软土夹层23呈斜面且与坡面21同向。软土夹层22上表面与上覆岩层22的下斜面紧接，软土夹层22下表面与基岩层24的上斜面紧接。在正对透明板11处布置成像装置5。
[0033]上覆岩层22、基岩层24是混凝土层，软土夹层23是粘土层。
[0034]图1-3是降水装置多层结构示意图；图1-4是终端管降水断面分布示意图；图1-5是终端管降水断面横截面示意图。矩形支架I顶部布置降水装置3。降水装置3包括至少二平行终端管31，终端管31管壁上沿轴向等距开降水孔311形成降水断面312 ;降水孔311沿终端管31轴向排列成直线。每一降水断面312上，有三降水孔311，中间降水孔311朝向坡体2，左、右降水孔311与中间降水孔311分别呈45 °对称。
[0035]实施例二
[0036]如图2所示，加工一种顺层岩质边坡滑移试验系统，其与实施例一相同之处不再重复，其不同之处在于软土夹层结构。
[0037]图2是坡体结构示意图(a正向视图，b侧向视图)。软土夹层23呈两段斜面，下段与坡体2底面夹角α =0°?20°，上段与坡体2底面夹角β =20°?45°。本实施方式中，α = 20°、β = 45°。
[0038]实施例三
[0039]如图3-1?图3-2所不，加工一种顺层岩质边坡滑移试验系统。其与实施例一或实施例二相同之处不再重复，其不同之处在于软土夹层中布置测量传感器。
[0040]图3-1是一段斜面软土夹层测量传感器布置示意图(a正向视图，b侧向视图)；图3-2是两段斜面软土夹层测量传感器布置示意图(a正向视图，b侧向视图)。软土夹层23中布置监测传感器4。监测传感器4沿软土夹层23中心线排列多组，每组监测传感器4包括孔隙水压计与压力计且沿软土夹层23中心线左右对称。
【主权项】
1.顺层岩质边坡滑移试验系统，其特征在于: 包括矩形支架(1)，所述矩形支架(I)前侧面、后侧面分别固定透明板(11)，下底面固定底板(12)，所述透明板(11)及底板(12)向矩形支架(I)后侧面延伸成排水槽(13); 所述前后透明板(11)间布置坡体(2)，坡体⑵断面呈直角梯形，坡体(2)底面与矩形支架⑴底板(12)静联接，坡体⑵坡面(21)与排水槽(13)同向； 所述坡体(2)是多层结构，包括上覆岩层(22)、软土夹层(23)、基岩层(24);所述坡体(2)中部是软土夹层(23)，软土夹层(23)呈斜面且与坡面(21)同向；所述软土夹层(22)上斜面与上覆岩层(22)的下斜面紧接，软土夹层(22)下斜面与基岩层(24)的上斜面紧接。2.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于:所述矩形支架(I)顶部布置降水装置⑶。3.根据权利要求2所述的试验系统，其特征在于:所述降水装置(3)包括至少二平行终端管(31)，所述终端管(31)管壁上沿轴向等距开降水孔(311)形成降水断面(312);降水孔(311)沿终端管(31)轴向排列成直线。4.根据权利要求3所述的试验系统，其特征在于:所述每一降水断面(312)上有三降水孔(311)，中间降水孔(311)朝向坡体(2)，左、右降水孔(311)与中间降水孔(311)分别呈45°对称。5.根据权利要求1?4任一所述的试验系统，其特征在于:所述软土夹层(23)呈两段斜面，下段与坡体(2)底面夹角α = 0°?20°，上段与坡体(2)底面夹角β =20°?45。。6.根据权利要求5所述的试验系统，其特征在于:α=20°、β =45°。7.根据权利要求5所述的试验系统，其特征在于:所述软土夹层(23)中布置监测传感器⑷。8.根据权利要求7所述的试验系统，其特征在于:所述监测传感器(4)沿软土夹层(23)中心线排列多组，每组监测传感器(4)包括孔隙水压计与压力计且沿软土夹层(23)中心线左右对称。9.根据权利要求1、2、3、4、6、7、8任一所述的试验系统，其特征在于:所述上覆岩层(22)、基岩层(24)是混凝土层；所述软土夹层(23)是砂土层或粘土层。10.根据权利要求9所述的试验系统，其特征在于:所述前后透明板(11)上有刻度和/或格栅；在正对前后透明板(11)处布置成像装置(5)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种边坡滑移试验系统。针对现有技术中缺少室内模拟实验中使用的顺层岩质边坡滑移模拟系统，本实用新型提供了一种顺层岩质边坡滑移试验系统。本产品包括矩形支架，矩形支架前后侧面透明板及底板延伸成排水槽。前后透明板之间有坡体，坡体断面呈直角梯形，布置在支架底板上。坡体是多层结构，自上向下包括上覆岩层、软土夹层、基岩层。软土夹层呈斜面且与坡体坡面同向。软土夹层上、下分别与上覆岩层、基岩层紧接。软土夹层中布置孔隙水压计与压力计。试验系统还包括顶部降水装置与侧向成像装置。本实用新型产品结构简洁，可在室内模拟自然界中带有组合结构面的顺层岩质边坡滑移运动，适用性强。
【IPC分类】G01N33/24
【公开号】CN204882545
【申请号】CN201520544590
【发明人】邢会歌, 杨玉川, 黄康鑫, 陆鹏源, 周家文
【申请人】四川大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年7月24日