一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置及方法与流程

文档序号:12611603阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,其特征在于,包括倾斜设置的U型坡台(101),所述U型坡台(101)位于水平高端的一端的底部设有用于升降所述U型坡台(101)的千斤顶(102),所述U型坡台(101)位于水平低端的一端活动连接有用于打开或关闭所述U型坡台(101)端部的缓冲平台(104),所述缓冲平台(104)上设有贯穿所述缓冲平台(104)的排水孔(105);所述U型坡台(101)的周边设有加热装置(113);所述U型坡台(101)的两侧板的顶部均设有沿所述U型坡台(101)的两侧板长度方向延伸的轨道(117),两个所述轨道(117)上均设有多个可沿所述轨道(117)长度方向滑动且可固定在所述轨道(117)上的滑动座(106),两个所述轨道(117)上的所述滑动座(106)一一对应通过横梁(107)连接,所述横梁(107)上设有多个百分表(112)。

2.根据权利要求1所述的一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,其特征在于,所述U型坡台(101)位于水平高端的一端的底部固定有沿所述U型坡台(101)长度方向设置的千斤顶轨道(109),所述千斤顶(102)的顶部设在所述千斤顶轨道(109)内,且所述千斤顶(102)的顶部可在所述千斤顶轨道(109)内滑动。

3.根据权利要求2所述的一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,其特征在于,所述千斤顶轨道(109)的数量为两个,两个所述千斤顶轨道(109)关于所述U型坡台(101)的长度方向的中心线对称设置,两个所述千斤顶轨道(109)对应连接两个所述千斤顶(102)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,其特征在于,所述U型坡台(101)位于水平低端的一端的两侧均设有通过混凝土基座(118)固定设置的轴承(122),两个所述轴承(122)件设有连接轴(103),所述连接轴(103)的两端分别设在两个所述轴承(122)上,所述连接轴(103)穿过并与所述缓冲平台(104)的一端固定连接。

5.根据权利要求1至3任一项所述的一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,其特征在于,两个所述轨道(117)分别固定在所述U型坡台(101)的两侧板的顶部,所述轨道(117)上设有T型槽(125),所述滑动座(106)的底端为与所述T型槽(125)相匹配的“上”形结构,所述滑动座(106)的底端设在所述T型槽(125)内,所述轨道(117)上设有多个沿所述轨道(117)长度方向均匀设置的螺孔(126),所述螺孔(126)内设有可将所述滑动座(106)的底端固定在所述T型槽(125)内的螺栓(119)。

6.根据权利要求5所述的一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,其特征在于,所述轨道(117)上设有沿所述轨道(117)长度方向设置的标尺(111)。

7.根据权利要求1至3任一项所述的一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,其特征在于,所述缓冲平台(104)的底部设有用于支承所述缓冲平台(104)的支座(118),所述缓冲平台(104)的底部设有一端与所述排水孔(105)连通的引流管(123),所述引流管(123)的另一端连接排水沟(124)。

8.根据权利要求1至3任一项所述的一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置,其特征在于,所述千斤顶(102)的底部设有用于支撑所述千斤顶(102)的千斤顶底座(110)。

9.一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验方法,其特征在于,采用上述权利要求1至8任一项所述的冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验装置进行冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验,包括以下步骤:

步骤一,开展野外地质调查:通过野外宏观地质调查,测量顺层岩质边坡的岩层产状及岩层厚度;

步骤二,制备石板(108)和饱和粘土:确定模型试验的相似比,确定并预制模型中使用的石板(108)尺寸,预制完成后浸泡在0℃的水中备用,制备饱和的粘土;

步骤三,设置千斤顶(102):使U型坡台(101)的水平高端的底部的千斤顶(102)的活塞上升,直到U型坡台(101)的坡度等于岩层的倾角为止;

步骤四,设置缓冲平台(104):使用缓冲平台(104)封堵所述U型坡台(101)的水平低端的端部,并且堵塞排水孔(105),在缓冲平台(104)朝向所述U型坡台(101)的一面上均匀涂抹黄油;

步骤五,构建顺层岩质边坡:在U型坡台(101)的两侧壁上均匀涂抹黄油,在U型坡台(101)上从下往上布置三层所述石板(108),石板(108)之间充填饱和的黏土,共同形成顺层岩质边坡模型,并在模型表面至少确定1条监测剖面,并做好标记;

步骤六,设置百分表(112):调节横梁(107)的位置以及百分表(112),使得百分表(112)的量测头(115)顶在监测剖面上的岩质边坡表面及顶部岩层的侧面上,并记录初始读数;

步骤七,模拟冻结过程:在岩质边坡上洒水,使石板(108)和粘土充分饱和,保持模型温度在-5℃~-25℃下,使模型充分冻结,记录各百分表(112)读数;

步骤八,模拟融冰过程:旋转缓冲平台(104)使转缓冲平台(104)水平设置,清除黄油,疏通排水孔(105),开启加热装置(113),使室内温度保持在10℃~20℃,使模型中的冰充分融化,记录百分表(112)各读数;

步骤九,模拟冻融循环作用:重复步骤七和步骤八,可完成若干次岩质边坡的冻融循环作用,分析冻融循环作用对岩质边坡变形的影响及破坏特征。

10.根据权利要求9所述的一种冻融对顺层岩质边坡变形影响的模型试验方法,其特征在于,所述步骤七和步骤八中,当岩质边坡的变形较小时,使U型坡台(101)下的千斤顶(102)的活塞逐渐上升,直到岩质边坡失稳后滑动到缓冲平台(104),同时记录不同坡度下各监测点的百分表(112)读数。

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