模拟降雨和库水变幅的堆积型滑坡试验装置及其方法

本发明涉及边坡模型试验领域，具体涉及一种模拟降雨和库水变幅的堆积型滑坡试验装置及其方法。

背景技术：

1、目前，对边坡进行研究的方法主要是数值仿真模拟和模型试验。数值仿真模拟方便且投资少，但其精度依赖于计算边界条件、土体物理力学特性等参数的正确选择。而模型试验可以根据研究需要具体设定，信息量大、可信度高，还可以验证数值仿真模拟。迄今为止，滑坡模型试验的理论研究与应用，内容极为广泛，取得的研究成果较多。

2、滑坡框架式模型试验就是指在框架模型槽内用相似材料制作模型，在模型满足主要边界条件相似的情况下测量其变形、力学特性等参数，并利用这些参数揭示和阐明原型滑坡发生发展机理。它的优点是既能直观地观察到滑体在滑动过程中的滑动特征，也能定量的获得滑坡的应力、应变、位移等参数，可从定性、定量的角度阐明滑坡发生发展的机理。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种模拟降雨和库水变幅的堆积型滑坡试验装置及其方法，用于模拟降雨以及水位升降对边坡的影响过程。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种模拟降雨和库水变幅的堆积型滑坡试验装置，包括试验箱，试验箱侧壁设有注水管和排水管，注水管和排水管上均设有阀门，试验箱内设有滑轨底板，滑轨底板上设有若干卡合齿，不透水底板一端卡合在卡合齿中，另一端下方设有千斤顶，不透水底板上侧铺设模拟边坡。

3、优选的方案中，所述不透水底板包括若干单元板，单元板之间铰接，每一组单元板下方均设有一组千斤顶。

4、优选的方案中，所述试样箱顶部设有模拟降水管排，模拟降水管排上设有若干降雨喷头，模拟降水管排通过进水管与水源连通。

5、优选的方案中，所述进水管与水箱连接，水箱通过输水管与水源连通，输水管上设有水泵。

6、优选的方案中，所述进水管上设有流量计和调节阀门。

7、优选的方案中，所述试验箱为透明材质，试验箱外侧相对模拟边坡设置摄像机。

8、本发明还提供一种模拟降雨和库水变幅的堆积型滑坡试验装置的试验方法，包括如下步骤：

9、步骤一、将千斤顶安装在滑轨底板上侧，调整千斤顶的高度，将不透水底板一端卡合在合适位置的卡合齿中，将不透水底板的另一端放置在千斤顶上侧，不透水底板倾斜设置，千斤顶对不透水底板进行支撑，将模拟边坡的铺设在不透水底板上；

10、步骤二、打开注水管上的阀门向试验箱内注水，直至水面到达测试高度，然后研究不透水底板上的模拟边坡的滑坡过程；

11、步骤三、打开排水管上的阀门，将试验箱中的水排空，然后将不透水底板上的模拟边坡的土层清除，调整千斤顶的高度，调整不透水底板卡合在卡合齿中的位置，使不透水底板一端放置在千斤顶上侧，完成不透水底板的倾斜度的调整，将模拟边坡铺设在倾斜度调整后的不透水底板上，重复步骤二，完成不同倾斜度、不同水面高度以及不同土质的模拟边坡的滑坡过程研究；

12、步骤四、重复步骤一，完成模拟边坡的铺设，打开进水管上的调节阀门，通过降雨喷头模拟降雨，通过调节阀门调节模拟降雨强度，然后观察不同降雨强度下的模拟边坡的滑坡过程。

13、本发明提供的一种模拟降雨和库水变幅的堆积型滑坡试验装置及其方法，具有以下有益效果：

14、1、模拟降雨和库水位升降两种工况，可以极大节约成本，避免了试验堆积体搬运过程中可能造成的损坏。

15、2、解决了岩土或边坡工程中，需要一种模拟边坡在降雨或水位升降作用下的试验台进行科学研究的问题，还可通过连接在水管上的流量计，控制不同条件的水流速度。

16、3、通过模拟降水管排和降雨喷头，可以模拟不同降雨强度、不同降雨量以及雨滴大小对滑坡变形的影响。

17、4、模拟不同角度的边坡，可以开展降雨作用下不同坡角的堆积体岸坡模型试验,以及不同坡角的岸坡模型在不同水位作用条件下变形破坏特征及破坏模式。

18、5、在数值模拟无法确定精确参数时，本试验装置所提供的信息量大、可信度高。

技术特征：

1.一种模拟降雨和库水变幅的堆积型滑坡试验装置，其特征在于，包括试验箱（1），试验箱（1）侧壁设有注水管（2）和排水管（3），注水管（2）和排水管（3）上均设有阀门（4），试验箱（1）内设有滑轨底板（5），滑轨底板（5）上设有若干卡合齿（501），不透水底板（6）一端卡合在卡合齿（501）中，另一端下方设有千斤顶（7），不透水底板（6）上侧铺设模拟边坡。

2.根据权利要求1所述的一种模拟降雨和库水变幅的堆积型滑坡试验装置，其特征在于，所述不透水底板（6）包括若干单元板（601），单元板（601）之间铰接，每一组单元板（601）下方均设有一组千斤顶（7）。

3.根据权利要求1所述的一种模拟降雨和库水变幅的堆积型滑坡试验装置，其特征在于，所述试样箱（1）顶部设有模拟降水管排（8），模拟降水管排（8）上设有若干降雨喷头（9），模拟降水管排（8）通过进水管（10）与水源连通。

4.根据权利要求3所述的一种模拟降雨和库水变幅的堆积型滑坡试验装置，其特征在于，所述进水管（10）与水箱（11）连接，水箱（11）通过输水管（12）与水源连通，输水管（12）上设有水泵（13）。

5.根据权利要求3所述的一种模拟降雨和库水变幅的堆积型滑坡试验装置，其特征在于，所述进水管（10）上设有流量计（14）和调节阀门（15）。

6.根据权利要求1所述的一种模拟降雨和库水变幅的堆积型滑坡试验装置，其特征在于，所述试验箱（1）为透明材质，试验箱（1）外侧相对模拟边坡设置摄像机（16）。

7.根据权利要求1~6任一项所述的一种模拟降雨和库水变幅的堆积型滑坡试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明提供一种模拟降雨和库水变幅的堆积型滑坡试验装置及其方法，该装置包括试验箱，试验箱侧壁设有注水管和排水管，注水管和排水管上均设有阀门，试验箱内设有滑轨底板，滑轨底板上设有若干卡合齿，不透水底板一端卡合在卡合齿中，另一端下方设有千斤顶，不透水底板上侧铺设模拟边坡。该试验装置和方法用于模拟降雨以及水位升降对边坡的影响过程。

技术研发人员：许晓亮,郭宇,王乐华,邓华锋,胡永搏,付寅韬
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11