裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置

1.本技术涉及试验技术领域，具体而言，涉及裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置。


背景技术：

2.滑坡作为我国最常见的地质灾害之一，其中有一类滑坡较为特殊。在砂泥岩互层的顺向岩质边坡中，当坡体后缘有裂隙发育时，在降雨不良工况下，雨水通过裂隙渗入坡体内部，在后缘形成水柱，对坡体结构产生向外的推力。同时雨水会沿着坡体内部的砂泥岩软弱夹层往下渗流，泥岩遇水容易发生软化作用，泥岩软化后，其抗剪强度将会急剧降低，上部岩土体在自身重力作用下，当软弱面所能提供的抗滑力小于下滑力时，岩土体将沿着该软弱面发生平面滑移剪切破坏。目前，现有滑坡物理试验装置大多将下层边坡岩体简化为平台，忽略了滑动面形态对滑坡启动机制的影响。
3.如何发明裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置来改善这些问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置，所述裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置模拟岩体结构之间的滑动面，充分考虑在裂隙水压力作用下滑动面对滑坡稳定性的影响，便于边坡临滑状态地判定，方便研究裂隙水压力作用下岩质滑坡成因。
5.本技术实施例提供了裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置包括机架、升降板和调节组件。
6.所述机架包括试验箱和升降台，所述升降台位于所述试验箱内部；所述升降板上侧安装有喷头，所述升降板底侧设有栏板，所述升降板转动连接于所述试验箱。
7.所述调节组件包括角度调节件、第一转动架、第二转动架、驱动件和辊筒，所述角度调节件安装于所述试验箱一侧，所述第一转动架和所述第二转动架安装于所述角度调节件两侧，通过所述角度调节件可对所述第一转动架和所述第二转动架转动角度进行调节，所述驱动件安装于所述第二转动架一侧，所述辊筒位于所述第一转动架和所述第二转动架之间，通过所述驱动件带动所述辊筒移动。
8.在上述实现过程中，构建试验模型时，砂岩、泥岩等岩体结构放置于所述升降台上方，通过所述升降台上下移动，对其高度进行控制，通过所述角度调节件调节所述第一转动架和所述第二转动架的转动角度，所述驱动件驱动所述辊筒对砂岩、泥岩等岩体结构之间的滑动面倾斜角度进行调节，所述辊筒在滑动面滚动，使其接近现实滑坡条件，所述栏板防止位于所述升降台上方的砂岩、泥岩等岩体结构在构建模型时掉落；在进行试验时，手动创造上方岩体的裂隙，所述升降板转动，上升至所述升降台上方，通过所述喷头喷出水流，模拟降雨天气对滑坡稳定性的影响，便于研究裂隙水压力作用下岩质滑坡成因。
9.在本技术的一些具体实施例中，所述试验箱两侧开设有观察窗，所述试验箱一侧开设有操作窗，所述试验箱另一侧开设有升降槽。
10.在本技术的一些具体实施例中，所述试验箱底侧安装有万向轮，所述试验箱内部底侧设有挡板，所述挡板和所述升降台相对应设置。
11.在上述实现过程中，所述挡板防止砂岩、泥岩等岩体结构落入所述升降台下方，阻碍所述升降台移动。
12.在本技术的一些具体实施例中，所述升降台底侧设有气缸，所述气缸固定安装于所述试验箱。
13.在本技术的一些具体实施例中，所述试验箱上侧固定安装有水箱，所述水箱底侧连通有连通管，所述连通管另一端连通有伸缩管。
14.在上述实现过程中，所述水箱用于储存模拟降水的水量，所述伸缩管便于所述升降板移动。
15.在本技术的一些具体实施例中，所述升降板开设有空腔，所述伸缩管、空腔和所述喷头相连通。
16.在上述实现过程中，所述水箱内水流通过所述连通管和所述伸缩管流动至空腔内，通过所述喷头喷洒至砂岩、泥岩等岩体结构上方，模拟降雨天气对滑坡稳定性的影响。
17.在本技术的一些具体实施例中，所述升降板安装有升降件，所述升降件包括升降电机、第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆，所述升降电机固定安装于所述试验箱一侧，所述第一连杆一端转动连接于所述升降板，所述第一连杆另一端安装于所述升降电机输出端，所述第四连杆一端转动连接于所述升降板，所述第二连杆一端转动连接于所述试验箱，所述第二连杆和所述第四连杆转动连接于所述第三连杆，所述第三连杆另一端转动连接于第一连杆。
18.在上述实现过程中，所述升降电机输出端带动所述第一连杆发生转动，通过所述第一连杆另一端带动所述升降板提升，通过所述第二连杆连接所述试验箱，所述第三连杆连接所述第一连杆和所述第二连杆，通过所述第四连杆带动所述升降板中部发生转动，便于保持所述升降板升降的稳定性，便于所述栏板防止位于所述升降台上方的砂岩、泥岩等岩体结构在构建模型时掉落，同时便于所述喷头模拟降雨天气对滑坡稳定性的影响。
19.在本技术的一些具体实施例中，所述第一转动架和所述第二转动架平行设置，所述第一转动架和所述第二转动架转动连接于所述升降槽。
20.在本技术的一些具体实施例中，所述角度调节件包括蜗杆、蜗轮和转动筒，所述蜗杆和所述蜗轮啮合传动，所述转动筒固定连接于所述蜗轮，所述第一转动架和所述第二转动架分别固定连接于所述转动筒两端。
21.在上述实现过程中，所述蜗杆转动，由于所述蜗杆和所述蜗轮啮合传动，所述蜗轮发生转动，带动所述转动筒转动，使得所述第一转动架和所述第二转动架转动角度发生变化。
22.在本技术的一些具体实施例中，所述试验箱固定连接有操作箱，所述蜗轮位于所述操作箱内部，所述蜗杆转动连接于所述操作箱。
23.在本技术的一些具体实施例中，所述蜗杆一端固定安装有手轮，所述第一转动架转动连接有螺纹杆。
24.在本技术的一些具体实施例中，所述螺纹杆一端固定连接有第二齿轮，所述第二转动架固定连接有限位杆，所述螺纹杆和所述限位杆平行设置。
25.在本技术的一些具体实施例中，所述驱动件包括转轴、第一皮带轮、第二皮带轮、传动带和传动电机，所述传动电机固定安装于所述试验箱，所述第一皮带轮安装于所述传动电机输出端，所述第二皮带轮固定连接于所述转轴一端，所述转轴转动连接于所述转动筒，所述第一皮带轮和所述第二皮带轮通过所述传动带传动连接。
26.在上述实现过程中，所述传动电机输出端带动所述第一皮带轮发生转动，通过所述传动带带动所述第二皮带轮发生转动，使得所述转轴得以发生转动。
27.在本技术的一些具体实施例中，所述转轴另一端固定安装有第一齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合传动。
28.在上述实现过程中，所述转轴转动，带动所述第一齿轮发生转动，由于所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合传动，所述第二齿轮转动，带动所述螺纹杆发生转动。
29.在本技术的一些具体实施例中，所述辊筒滑动套接有移动杆，所述移动杆一端螺纹连接于所述螺纹杆，所述移动杆另一端滑动连接于所述限位杆。
30.在上述实现过程中，所述螺纹杆带动所述移动杆在所述限位杆上发生移动，在移动时所述辊筒对滑动面上滚动。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
32.图1是本技术实施方式提供的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置结构示意图；图2为本技术实施方式提供的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置内部结构示意图；图3为本技术实施方式提供的机架第一结构示意图；图4为本技术实施方式提供的机架第二结构示意图；图5为本技术实施方式提供的升降板第一结构示意图；图6为本技术实施方式提供的升降板第二结构示意图；图7为本技术实施方式提供的调节组件结构示意图；图8为本技术实施方式提供的图7中a处结构示意图；图9为本技术实施方式提供的调节组件局部结构第一示意图；图10为本技术实施方式提供的调节组件局部结构第二示意图。
33.图中：100-机架；110-试验箱；111-观察窗；112-操作窗；113-万向轮；114-升降槽；115-挡板；120-升降台；121-气缸；130-水箱；131-连通管；132-伸缩管；200-升降板；210-喷头；220-栏板；230-升降件；231-升降电机；232-第一连杆；233-第二连杆；234-第三连杆；235-第四连杆；300-调节组件；310-角度调节件；311-操作箱；312-蜗杆；313-手轮；314-蜗轮；315-转动筒；320-第一转动架；321-螺纹杆；322-第二齿轮；330-第二转动架；331-限位
杆；350-驱动件；351-转轴；352-第一齿轮；353-第一皮带轮；354-第二皮带轮；355-传动带；356-传动电机；360-移动杆；370-辊筒。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
35.为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
36.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
38.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
39.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
40.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
41.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.下面参考附图描述根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置。
43.请参阅图1-10，本技术提供裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置包括机
架100、升降板200和调节组件300。
44.其中，升降板200安装于机架100内部，调节组件300安装于机架100一侧，通过升降板200对对砂岩、泥岩等岩体结构进行稳固，便于后续进行试验，调节组件300用于调节砂岩、泥岩等岩体结构之间滑动面的倾斜角度。
45.请参阅图1、2、3、4，机架100包括试验箱110和升降台120，升降台120位于试验箱110内部。
46.具体地，试验箱110便于试验模型的构建，保持较为密闭的环境，减小对试验的影响，方便进行试验，砂岩、泥岩等岩体结构位于升降台120上方，通过升降台120和调节组件300对砂岩、泥岩等岩体结构高度进行调节。
47.请参阅图1、5、6，升降板200上侧安装有喷头210，升降板200底侧设有栏板220，升降板200转动连接于试验箱110。
48.具体地，喷头210用于喷出水流，模拟降雨天气对滑坡稳定性的影响，栏板220和升降板200一体化设计，栏板220用于防止位于升降台120上方的砂岩、泥岩等岩体结构在构建模型时掉落。
49.请参阅图1、7、8、9、10，调节组件300包括角度调节件310、第一转动架320、第二转动架330、驱动件350和辊筒370，角度调节件310安装于试验箱110一侧，第一转动架320和第二转动架330安装于角度调节件310两侧，通过角度调节件310可对第一转动架320和第二转动架330转动角度进行调节，驱动件350安装于第二转动架330一侧，辊筒370位于第一转动架320和第二转动架330之间，通过驱动件350带动辊筒370移动。
50.具体地，角度调节件310用于调节第一转动架320和第二转动架330的转动角度，方便辊筒370对砂岩、泥岩等岩体结构之间的滑动面倾斜角度进行调节，驱动件350用于驱动辊筒370在滑动面滚动，使其接近现实滑坡条件。
51.下面参照附图描述根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置的工作过程。
52.构建试验模型时，砂岩、泥岩等岩体结构放置于升降台120上方，通过升降台120上下移动，对其高度进行控制，通过角度调节件310调节第一转动架320和第二转动架330的转动角度，驱动件350驱动辊筒370对砂岩、泥岩等岩体结构之间的滑动面倾斜角度进行调节，辊筒370在滑动面滚动，使其接近现实滑坡条件，栏板220防止位于升降台120上方的砂岩、泥岩等岩体结构在构建模型时掉落；在进行试验时，手动创造上方岩体的裂隙，升降板200转动，上升至升降台120上方，通过喷头210喷出水流，模拟降雨天气对滑坡稳定性的影响，便于研究裂隙水压力作用下岩质滑坡成因。
53.根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置，请参阅图3、4，试验箱110两侧开设有观察窗111，试验箱110一侧开设有操作窗112，试验箱110另一侧开设有升降槽114，观察窗111便于人员对试验现象进行观察。
54.根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置，请参阅图2、3、4，试验箱110底侧安装有万向轮113，试验箱110内部底侧设有挡板115，挡板115和升降台120相对应设置，万向轮113螺栓固定于试验箱110，便于机体自由移动，挡板115焊接固定于试验箱110。
55.挡板115防止砂岩、泥岩等岩体结构落入升降台120下方，阻碍升降台120移动。
56.根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置，请参阅图2，升降台120底侧设有气缸121，气缸121固定安装于试验箱110，气缸121螺栓固定于试验箱110，升降台120螺栓固定于气缸121输出端，便于升降台120上下移动。
57.针对研究裂隙水压力作用下滑动面对滑坡稳定性的影响，提出以下方案。
58.根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置，请参阅图1、2、5、6，试验箱110上侧固定安装有水箱130，水箱130底侧连通有连通管131，连通管131另一端连通有伸缩管132，水箱130螺栓固定于试验箱110上侧，水箱130用于储存模拟降水的水量，伸缩管132便于升降板200移动。
59.根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置，请参阅图5、6，升降板200开设有空腔，伸缩管132、空腔和喷头210相连通。
60.需要说明的是，水箱130内水流通过连通管131和伸缩管132流动至空腔内，通过喷头210喷洒至砂岩、泥岩等岩体结构上方，模拟降雨天气对滑坡稳定性的影响。
61.根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置，请参阅图5、6，升降板200安装有升降件230，升降件230包括升降电机231、第一连杆232、第二连杆233、第三连杆234和第四连杆235，升降电机231固定安装于试验箱110一侧，第一连杆232一端转动连接于升降板200，第一连杆232另一端安装于升降电机231输出端，第四连杆235一端转动连接于升降板200，第二连杆233一端转动连接于试验箱110，第二连杆233和第四连杆235转动连接于第三连杆234，第三连杆234另一端转动连接于第一连杆232，升降电机231螺栓固定于试验箱110一侧，升降电机231用于提供升降板200上下移动的驱动力。
62.需要说明的是，升降电机231输出端带动第一连杆232发生转动，通过第一连杆232另一端带动升降板200提升，通过第二连杆233连接试验箱110，第三连杆234连接第一连杆232和第二连杆233，通过第四连杆235带动升降板200中部发生转动，便于保持升降板200升降的稳定性，便于栏板220防止位于升降台120上方的砂岩、泥岩等岩体结构在构建模型时掉落，同时便于喷头210模拟降雨天气对滑坡稳定性的影响。
63.根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置，请参阅图1、3、7，第一转动架320和第二转动架330平行设置，第一转动架320和第二转动架330转动连接于升降槽114。
64.针对研究岩体结构之间的滑动面对滑坡稳定性的影响，提出以下方案。
65.根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置，请参阅图7、9、10，角度调节件310包括蜗杆312、蜗轮314和转动筒315，蜗杆312和蜗轮314啮合传动，转动筒315固定连接于蜗轮314，第一转动架320和第二转动架330分别固定连接于转动筒315两端，转动筒315键连接于蜗轮314，第一转动架320和第二转动架330均焊接固定于转动筒315。
66.具体而言，蜗杆312转动，由于蜗杆312和蜗轮314啮合传动，蜗轮314发生转动，带动转动筒315转动，使得第一转动架320和第二转动架330转动角度发生变化。
67.根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置，请参阅图7、9、10，试验箱110固定连接有操作箱311，蜗轮314位于操作箱311内部，蜗杆312转动连接于操作箱311，操作箱311螺栓固定于试验箱110，便于进行操作。
68.根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置，请参阅图9、
10，蜗杆312一端固定安装有手轮313，第一转动架320转动连接有螺纹杆321，手轮313螺栓固定于蜗杆312，手轮313便于转动蜗杆312。
69.根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置，请参阅图9、10，螺纹杆321一端固定连接有第二齿轮322，第二转动架330固定连接有限位杆331，螺纹杆321和限位杆331平行设置，第二齿轮322焊接固定于螺纹杆321，限位杆331螺栓固定于第二转动架330。
70.根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置，请参阅图7、8、9、10，驱动件350包括转轴351、第一皮带轮353、第二皮带轮354、传动带355和传动电机356，传动电机356固定安装于试验箱110，第一皮带轮353安装于传动电机356输出端，第二皮带轮354固定连接于转轴351一端，转轴351转动连接于转动筒315，第一皮带轮353和第二皮带轮354通过传动带355传动连接，传动电机356螺栓固定于试验箱110，传动电机356用于提供螺纹杆321转动的驱动力，第一皮带轮353螺栓固定于传动电机356输出端，第二皮带轮354螺栓固定于转轴351。
71.需要说明的是，传动电机356输出端带动第一皮带轮353发生转动，通过传动带355带动第二皮带轮354发生转动，使得转轴351得以发生转动。
72.根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置，请参阅图9、10，转轴351另一端固定安装有第一齿轮352，第一齿轮352和第二齿轮322啮合传动，第一齿轮352焊接固定于转轴351。
73.具体而言，转轴351转动，带动第一齿轮352发生转动，由于第一齿轮352和第二齿轮322啮合传动，第二齿轮322转动，带动螺纹杆321发生转动。
74.根据本技术实施例的裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置，请参阅图7、9、10，辊筒370滑动套接有移动杆360，移动杆360一端螺纹连接于螺纹杆321，移动杆360另一端滑动连接于限位杆331。
75.需要说明的是，螺纹杆321带动移动杆360在限位杆331上发生移动，在移动时辊筒370对滑动面上滚动。
76.该裂隙水压力作用下岩质滑坡成因模拟试验装置的工作原理：构建试验模型时，砂岩、泥岩等岩体结构放置于升降台120上方，通过气缸121带动升降台120上下移动，对其高度进行控制，手动转动手轮313带动蜗杆312转动，由于蜗杆312和蜗轮314啮合传动，蜗轮314发生转动，带动转动筒315转动，使得第一转动架320和第二转动架330转动角度发生变化，传动电机356输出端带动第一皮带轮353发生转动，通过传动带355带动第二皮带轮354发生转动，使得转轴351得以发生转动，从而带动第一齿轮352发生转动，由于第一齿轮352和第二齿轮322啮合传动，第二齿轮322转动，带动螺纹杆321发生转动，螺纹杆321带动移动杆360在限位杆331上发生移动，在移动时辊筒370对滑动面上滚动，对砂岩、泥岩等岩体结构之间的滑动面倾斜角度进行调节，辊筒370在滑动面滚动，使其接近现实滑坡条件，栏板220防止位于升降台120上方的砂岩、泥岩等岩体结构在构建模型时掉落；在进行试验时，手动创造上方岩体的裂隙，升降板200转动，上升至升降台120上方，水箱130内水流通过连通管131和伸缩管132流动至空腔内，通过喷头210喷洒至砂岩、泥岩等岩体结构上方，模拟降雨天气对滑坡稳定性的影响，便于研究裂隙水压力作用下岩质滑坡成因。
77.需要说明的是，气缸121、升降电机231和传动电机356具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。
78.气缸121、升降电机231和传动电机356的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。
79.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
80.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。