一种研究边坡动力响应特征的物理模型试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于地质灾害防控技术领域，涉及一种研究边坡动力响应特征的物理模型试验装置，适用于我国地震活动较活跃地区对边坡动力响应特征进行分析和研究。
【背景技术】
[0002]我国是一个山地广泛分布且又地震频发的国家，这就使得边坡在动力作用下的响应问题成为了国内外学者们的研究热点。特别是在5.12汶川大地震后，出现了一系列与常规重力条件下完全迥异的灾害特征，如大量山体的震裂松动、大规模的高速抛射和众多的崩滑堵江现象等。这些现象和问题已超出了人们原有的认知和知识范畴，使边坡的动力响应问题得到了更广泛的重视。边坡的动力学问题相比静力问题要复杂得多，不确定性因素对研究结果的影响较大。它涉及到的学科包括地震学、地震工程学、地球物理学、振动学、工程地质学、工程岩土学、岩土力学、结构力学、结构动力学等，是一个多学科的交叉难题。对边坡动力响应特征规律问题的深入的研究具有一定的研究意义，对地质灾害的预防和治理，土木工程的施工、建设具有重要的指导作用，也具有较高的学术价值和重要的工程实践意义。
[0003]现有的对边坡动力响应特征的研究主要有三种方法:震害调查方法、物理模型试验方法和数值模拟方法。其中，物理模型试验方法以其合理地揭示事物的本质，并能直观地观测其发展全过程的优点被广泛的接受和使用。但迄今为止，对边坡动力响应特征研究的物理模型试验方法主要采用离心机和振动台，二者皆具有试验复杂，成本昂贵的缺点。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于解决上述现有试验方法的不足，提供一种研究边坡动力响应特征的物理模型试验装置。本实用新型能够改善现有技术试验复杂、成本昂贵的不足，具有操作简单，经济实用、测试效率高的特点。
[0005]本实用新型是在垫底聚苯乙烯泡沫板上设置底座钢板，在底座钢板上分别垂直焊接有左挡板和右挡板;所述底座钢板上分别焊接有左隔球棱和右隔球棱;所述左挡板和右挡板内侧分别衬有左内衬和右内衬;所述底座钢板上方左右两端分别配有左加载球和右加载球。
[0006]所述的左内衬和右内衬为聚苯乙烯泡沫板。
[0007]所述的左隔球棱和右隔球棱为角钢。
[0008]所述的左加载球和右加载球为重球。
[0009]聚苯乙烯泡沫板用于吸收底座钢板下部的反射波，降低反射波影响，提高试验精度。
[0010]左挡板和右挡板为刚性边界，内衬柔性材料左内衬和右内衬，是为了减小两侧的反射波影响。
[0011]左隔球棱和右隔球棱是为了阻止重球下落后因弹性作用敲击左挡板和右挡板而产生的干扰波，减小试验误差。
[0012]本实用新型的试验方法的步骤如下:
[0013]一:物理模型的概化:根据野外现场地质调查及地质勘查资料，确定出物理模型的概化模型；
[0014]二:确定模型试验的相似比:结合相似理论和试验条件，确定模型试验的相似比；[00?5]三:相似材料配比的确定:根据相似判据，选择合理的材料制作相似材料，并确定其配比关系；
[0016]四:模拟滑坡下伏基岩:采用合理的相似材料，采用浇铸成型的方法来模拟下伏基
LU
石；
[0017]通过步骤一?步骤四，将边坡概化为梯形，选择合适的相似比并在左内衬和右内衬中浇筑下伏基岩。
[0018]五:模型搭建方式的选择:根据所制作的物理模型特点，选择浇筑法或品堆砌法；
[0019]六:传感器的选择和分布方式确定:根据欲研究的内容，选择合理的传感器，并按照一定规律进行排布；
[0020]通过步骤五和步骤六，选择分层浇筑的方法，在下伏岩层之上搭建坡体模型，并在内部安装埋设传感器；
[0021]七:左加载球和右加载球的选取:根据试验所需的入射波参数，如振幅、频率等选择相应材质的加载球；
[0022]选择不同材质的左加载球和右加载球。试验中，可以选择相同下落高度进行重复试验以消除偶然误差，也可以选择不同高度下落以研究不同入射波参数对边坡动力响应特征的影响规律。通过坡体模型内部所埋设的传感器对数据进行采集，最后对试验数据进行整理与分析。
[0023]本实用新型的有益效果:
[0024]本实用新型结构简单，可以满足试验所需边界条件。与传统的边坡动力响应特征物理模型试验所需装置相比，本实用新型具有操作方便，测试效率高，经济实用的特点。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型的侧视图。
[0026]图2为本实用新型的试验模拟示意图。
【具体实施方式】
[0027]如图1所示，本实用新型是在垫底聚苯乙烯泡沫板11上设置底座钢板21，在底座钢板21上分别垂直焊接有左挡板22和右挡板23;所述底座钢板21上分别焊接有左隔球棱31和右隔球棱32;所述左挡板22和右挡板23内侧分别衬有左内衬12和右内衬13;所述底座钢板21上方左右两端分别配有左加载球41和右加载球42。
[0028]所述的左内衬12和右内衬13为聚苯乙烯泡沫板。
[0029]所述的左隔球棱31和右隔球棱32为角钢。
[0030]所述的左加载球41和右加载球42为重球。
[0031]聚苯乙烯泡沫板11用于吸收底座钢板21下部的反射波，降低反射波影响，提高试验精度。
[0032]左挡板22和右挡板23为刚性边界，内衬柔性材料左内衬12和右内衬13，是为了减小两侧的反射波影响。
[0033]左隔球棱31和右隔球棱32是为了阻止重球下落后因弹性作用敲击左挡板22和右挡板23而产生的干扰波，减小试验误差。
[0034]本实用新型的试验方法的步骤如下:如图2所示，
[0035]一:物理模型的概化:根据野外现场地质调查及地质勘查资料，确定出物理模型的概化模型；
[0036]二:确定模型试验的相似比:结合相似理论和试验条件，确定模型试验的相似比；
[0037]三:相似材料配比的确定:根据相似判据，选择合理的材料制作相似材料，并确定其配比关系；
[0038]四:模拟滑坡下伏基岩:采用合理的相似材料，采用浇铸成型的方法来模拟下伏基
LU
石；
[0039]通过步骤一?四，将边坡概化为图2中所示的梯形，选择合适的相似比并在左内衬12和右内衬13中饶筑下伏基岩5。
[0040]五:模型搭建方式的选择:根据所制作的物理模型特点，选择浇筑法或品堆砌法；
[0041]六:传感器的选择和分布方式确定:根据欲研究的内容，选择合理的传感器，并按照一定规律进行排布；
[0042]通过步骤五和步骤六，选择分层浇筑的方法，在下伏岩层5之上搭建坡体模型6，并在内部安装埋设传感器；
[0043]七:左加载球和右加载球的选取:根据试验所需的入射波参数，如振幅、频率等选择相应材质的加载球；
[0044]选择不同材质的左加载球41和右加载球42。试验中，可以选择相同下落高度进行重复试验以消除偶然误差，也可以选择不同高度下落以研究不同入射波参数对边坡动力响应特征的影响规律。通过坡体模型6内部所埋设的传感器对数据进行采集，最后对试验数据进行整理与分析。
【主权项】
1.一种研究边坡动力响应特征的物理模型试验装置，其特征在于:是在垫底聚苯乙烯泡沫板(11)上设置底座钢板(21)，在底座钢板(21)上分别垂直焊接有左挡板(22)和右挡板(23)；所述底座钢板(21)上分别焊接有左隔球棱(31)和右隔球棱(32);所述左挡板(22)和右挡板(23)内侧分别衬有左内衬(12)和右内衬(13);所述底座钢板(21)上方左右两端分别配有左加载球(41)和右加载球(42)。2.根据权利要求1所述的一种研究边坡动力响应特征的物理模型试验装置，其特征在于:所述的左内衬(12)和右内衬(13)为聚苯乙烯泡沫板。3.根据权利要求1所述的一种研究边坡动力响应特征的物理模型试验装置，其特征在于:所述的左隔球棱(31)和右隔球棱(32)为角钢。4.根据权利要求1所述的一种研究边坡动力响应特征的物理模型试验装置，其特征在于:所述的左加载球(41)和右加载球(42)为重球。
【专利摘要】本实用新型公开了一种研究边坡动力响应特征的物理模型试验装置，其是在垫底聚苯乙烯泡沫板上设置底座钢板，在底座钢板上分别垂直焊接有左挡板和右挡板；底座钢板上分别焊接有左隔球棱和右隔球棱；左挡板和右挡板内侧分别衬有左内衬和右内衬；底座钢板上方左右两端分别配有左加载球和右加载球。在垂直左内衬和右内衬之间可搭建相应尺寸的边坡物理模型，通过两端左加载球和右加载球的垂直敲击以获得入射波，通过模型内部安置的相应的传感器获得测点数据。本实用新型结构简单，可以满足试验所需边界条件。与传统的边坡动力响应特征物理模型试验所需装置相比，本实用新型具有操作方便，测试效率高，经济实用的特点。
【IPC分类】G01N33/24
【公开号】CN205246650
【申请号】CN201521111941
【发明人】李光, 徐佩华, 王率, 张文, 陈晓雪, 陈东辉
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月29日