一种生成陡倾软弱夹层的滑坡模拟装置及其方法与流程

1.本发明属于土工试验技术领域，具体涉及一种生成陡倾软弱夹层的滑坡模拟装置及其方法。


背景技术：

2.滑坡的产生机理、影响因素、运动特征和滑坡灾害的预测预报一直是国内外学者研究的热点问题。滑坡作为一种常见的地质灾害，严重威胁人民生命财产安全，开展滑坡物理模型试验研究十分重要。
3.滑坡物理模型试验可以在室内开展，且能够较好的反应滑坡灾害发生时所处的地质特征，所得结果相对精确，节省了时间，降低了人力、物力的消耗，故室内物理模型试验被广大研究人员用于滑坡的研究中。虽然室内滑坡物理模型试验应用广泛，但由于软弱夹层物理性质较差、力学强度低，做模型试验时存在软弱夹层易沿坡表下滑流走、难以成形问题。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种生成陡倾软弱夹层的滑坡模拟装置及其方法，目的在于解决上述技术问题。
5.为此，本发明采用如下技术方案：一种生成陡倾软弱夹层的滑坡模拟装置及其方法，所述滑坡模拟装置包括顶部敞口的模型箱，模型箱包括底板、前挡板、后挡板、左挡板和右挡板；模型框内嵌设有软弱夹层固定框，软弱夹层固定框的宽度等于模型框宽度；软弱夹层固定框包括相铰接的第一框体和第二框体，第一框体和第二框体长度可伸缩；所述模型箱前挡板的左右两侧沿竖直方向设有若干固定孔，后挡板的左右两侧沿竖直方向也设有若干固定孔，固定孔等间距设置；第一框体前端与前挡板固定孔可拆卸连接，第二框体尾端与后挡板固定孔可拆卸连接，第一框体和第二框体侧面贴近模型箱内壁；所述滑坡模拟方法如下：1）调整软弱夹层固定框：根据试验要求，调整第一框体和第二框体与模型箱的连接位置，第一框体头端高于第二框体尾端，调整第一框体和第二框体铰接点的位置并固定；记录第一框体和第二框体与水平面的夹角；2）填筑基岩：在模型框底部填筑基岩，填筑至基岩上表面紧贴第一框体和第二框体底部；3）铺设软弱夹层：在基岩上表面铺设软弱夹层，记录软弱夹层铺设厚度；将定型隔离板插入软弱夹层，在软弱夹层上方铺设冰渣，待软弱夹层冷冻定型后去除定型隔离板；4）填筑滑体：在软弱夹层上方填筑滑体，至试验所需高度；5）开始试验：在模型箱上安装试验装置，待软弱夹层完全融解后，开始试验。
6.进一步地，所述第一框体前端和第二框体尾端开设有两个螺孔，两螺孔位置与固
定孔相对应，第一框体和第二框体通过螺杆连接于模型箱上。
7.进一步地，所述前挡板、后挡板、左挡板和右挡板为透明板材质；进一步地，所述定型隔离板呈网格状，定型隔离板采用薄板材质。
8.进一步地，所述第一框体和第二框体之间通过转动轴相铰接。
9.进一步地，所述转动轴的左右两端分别螺纹连接有顶紧螺杆，顶紧螺杆与转动轴平行，顶紧螺杆用于将转动轴固定于模型箱内。
10.本发明通过软弱夹层固定框和定型隔离板将软弱夹层划分为若干个子块，解决了陡倾软弱夹层在滑坡模型填筑中易沿坡面流走、难以成形问题，保证软弱夹层在陡倾面上固定成型，提高了模拟实验数据的可靠性和准确性。
附图说明
11.图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的结构侧视图；图中：1-模型箱，2-软弱夹层固定框，3-转动轴，4-定型隔离板，5-螺孔，6-螺杆。
具体实施方式
12.下面结合附图对本发明作进一步说明：如图1和2所示，一种生成陡倾软弱夹层的滑坡模拟装置及其方法，滑坡模拟装置包括顶部敞口的模型箱1，模型箱1包括底板、前挡板、后挡板、左挡板和右挡板，前挡板、后挡板、左挡板和右挡板为透明板材质，优选钢化玻璃，方便观察试验情况。
13.模型框内嵌设有软弱夹层固定框2，软弱夹层固定框2的宽度等于模型框宽度，软弱夹层固定框2包括第一框体和第二框体，第一框体和第二框体之间通过转动轴3相铰接，且第一框体和第二框体长度可伸缩，第一框体前端和第二框体尾端还开设有两个螺孔5。转动轴3的左右两端分别螺纹连接有顶紧螺杆，顶紧螺杆与转动轴3平行，顶紧螺杆用于将转动轴固定于模型箱内。
14.模型箱1前挡板的左右两侧沿竖直方向设有若干固定孔，后挡板的左右两侧沿竖直方向也设有若干固定孔，固定孔等间距设置。固定孔的位置与螺孔5位置相对应，第一框体前端与前挡板固定孔通过螺杆6可拆卸连接，第二框体尾端与后挡板固定孔通过螺杆6可拆卸连接，第一框体和第二框体侧面紧靠模型箱1内壁。
15.本发明的滑坡模拟试验方法如下：1）调整软弱夹层固定框：根据试验要求，调整第一框体和第二框体与模型箱1的连接位置，通过螺杆6固定第一框体和第二框体，使第一框体头端高于第二框体尾端。调整转动轴3位置，由于第一框体和第二框体为伸缩杆结构，调整转动轴3时，第一框体和第二框体分别形成两个长度不同倾斜角度不同的倾斜面，转动轴3调整到所需位置后转动顶紧螺杆固定，然后记录第一框体和第二框体与水平面的夹角。
16.2）填筑基岩：在模型框底部填筑基岩，填筑至基岩上表面紧贴第一框体和第二框体底部，将第一框体和第二框体放置于基岩上。
17.3）铺设软弱夹层：在基岩上表面铺设软弱夹层，记录软弱夹层厚度；将定型隔离板4插入软弱夹层，并将定型隔离板4固定于软弱夹层固定框2上，防止定型隔离板4滑动。在软
弱夹层上方铺设冰渣，通过冰渣对软弱夹层进行降温直至软弱夹层冷冻固化，失去流动性，从而对软弱夹层进行固定，然后去除定型隔离板4；定型隔离板4由薄板材质构成网格状，可采用矩形网格或多边形网格，定型隔离板4的大小和高度可根据试验定制，为方便操作，定型隔离板4优选10
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10cm，高度应当高于软弱夹层厚度。
18.4）填筑滑体：在软弱夹层上方填筑试验所需滑体，至试验所需高度；5）开始试验：在模型箱1上安装降雨装置、竖向加载装置或其他装置，开始试验。


技术特征：
1.一种生成陡倾软弱夹层的滑坡模拟装置及其方法，其特征在于，所述滑坡模拟装置包括顶部敞口的模型箱（1），模型箱（1）包括底板、前挡板、后挡板、左挡板和右挡板；模型框内嵌设有软弱夹层固定框（2），软弱夹层固定框（2）的宽度等于模型框宽度；软弱夹层固定框（2）包括相铰接的第一框体和第二框体，第一框体和第二框体长度可伸缩；所述模型箱（1）前挡板的左右两侧沿竖直方向设有若干固定孔，后挡板的左右两侧沿竖直方向也设有若干固定孔，固定孔等间距设置；第一框体前端与前挡板固定孔可拆卸连接，第二框体尾端与后挡板固定孔可拆卸连接，第一框体和第二框体侧面贴近模型箱（1）内壁；所述滑坡模拟方法如下：1）调整软弱夹层固定框（2）：根据试验要求，调整第一框体和第二框体与模型箱（1）的连接位置，第一框体头端高于第二框体尾端，调整第一框体和第二框体铰接点的位置并固定；记录第一框体和第二框体与水平面的夹角；2）填筑基岩：在模型框底部填筑基岩，填筑至基岩上表面紧贴第一框体和第二框体底部；3）铺设软弱夹层：在基岩上表面铺设软弱夹层，记录软弱夹层铺设厚度；将定型隔离板（4）插入软弱夹层，在软弱夹层上方铺设冰渣，待软弱夹层冷冻定型后去除定型隔离板（4）；4）填筑滑体：在软弱夹层上方填筑滑体，至试验所需高度；5）开始试验：在模型箱（1）上安装试验装置，待软弱夹层完全融解后，开始试验。2.根据权利要求1所述的生成陡倾软弱夹层的滑坡模拟装置及其方法，其特征在于，所述第一框体前端和第二框体尾端开设有两个螺孔（5），两螺孔（5）位置与固定孔相对应，第一框体和第二框体通过螺杆（6）连接于模型箱（1）上。3.根据权利要求1所述的生成陡倾软弱夹层的滑坡模拟装置及其方法，其特征在于，所述前挡板、后挡板、左挡板和右挡板为透明板材质。4.根据权利要求1所述的生成陡倾软弱夹层的滑坡模拟装置及其方法，其特征在于，所述定型隔离板（4）呈网格状，定型隔离板（4）采用薄板材质。5.根据权利要求1所述的生成陡倾软弱夹层的滑坡模拟装置及其方法，其特征在于，所述第一框体和第二框体之间通过转动轴（3）相铰接。6.根据权利要求5所述的生成陡倾软弱夹层的滑坡模拟装置及其方法，其特征在于，所述转动轴（3）的左右两端分别螺纹连接有顶紧螺杆，顶紧螺杆与转动轴平行，顶紧螺杆用于将转动轴（3）固定于模型箱（1）内。

技术总结
本发明公开了一种生成陡倾软弱夹层的滑坡模拟装置及其方法，滑坡模拟装置包括顶部敞口的模型箱，模型箱包括底板、前挡板、后挡板、左挡板和右挡板；模型框内嵌设有软弱夹层固定框；软弱夹层固定框包括相铰接的第一框体和第二框体，第一框体和第二框体长度可伸缩，第一框体前端与前挡板可拆卸连接，第二框体尾端与后挡板可拆卸连接，第一框体和第二框体侧面紧靠模型箱内壁；模拟方法包括以下步骤：1）调整软弱夹层固定框；2）填筑基岩；3）铺设软弱夹层；4）填筑滑体；5）开始试验。本发明解决了陡倾软弱夹层在滑坡模型填筑中易沿坡面流走、难以成形问题，保证软弱夹层在陡倾面上固定成型，提高了模拟实验数据的可靠性和准确性。高了模拟实验数据的可靠性和准确性。高了模拟实验数据的可靠性和准确性。


技术研发人员：吴红刚 李早阳 李永强 薛多辉 韦洪 张书君 张俊德 闫富国 牌立芳 曹渊 唐林 赵升平 常刚 王得双 王瑜鑫 关伟
受保护的技术使用者：中国铁路兰州局集团有限公司定西工务段
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/2/8