一种高位岩崩冻融循环物理模型试验方法及系统

本发明涉及高位岩崩实验，具体为一种高位岩崩冻融循环物理模型试验方法及系统。

背景技术：

1、高位岩崩具有高位、高速、远程等特点，易诱发次生灾害形成灾害链，造成大规模的人员伤亡和财产损失，高原地带是全球重要的活动构造区，地壳扩展活跃，高位岩崩灾害多发，多数大型水电工程、公路、铁路工程集中于高原地区，高位岩崩灾害一直是威胁高原地区民众生命安全和工程设施安全的重要隐患，因此研究高寒地区高位岩崩运动机理成为一个急需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高位岩崩冻融循环物理模型试验方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高位岩崩冻融循环物理模型试验方法及系统，包括：

3、模型箱，模型箱包括箱体、岩体、滑轨装置和堆积通道，岩体设置于箱体内部靠近顶端，滑轨装置设置于箱体顶端，堆积通道设置于箱体底端靠近一侧；

4、冻融装置，所述冻融装置由内机和外机组成，所述内机包括内热交换器和膨胀阀，设置于模型箱内部，所述外机包括四通阀、外热交换器和压缩机，设置于模型箱外部；

5、水循环装置，所述水循环装置由喷头、水箱、抽水泵组成，设置于岩体顶端，用于调节所述岩体内水量；

6、升降装置，所述升降装置位于模型箱下方，用于驱动监测箱体倾斜以调节模拟岩体角度。

7、优选的，所述滑轨装置包括轨道、多个滑块、多个承重台和多个限位杆，滑块滑动连接于滑道表面，每个承重台表面固定连接于对应的滑块表面，喷头设置于承重台表面，堆积通道包括通道、转轴、旋转盘和软质橡胶材料，通道一端和箱体之间转动连接，转轴设置于通道和箱体转动连接处，旋转盘分为旋转盘上盘和旋转盘下盘，旋转盘上盘和旋转盘下盘均设置于转轴两端，旋转盘上盘和旋转盘下盘之间重叠，轨道贯穿箱体安装于箱体内部顶端，承重台为多条支撑杆组成的平台。

8、优选的，所述模型箱两侧均开设有向外开启的小门，小门分为：左侧小门和右侧小门，左侧小门和右侧小门表面均开设有两个圆孔，每个圆孔内部安装有密封圈，滑轨穿过圆孔设置于模型箱内部，所述模型箱和右侧小门开合处设置有侧门缺口，侧门缺口处安装有密封圈，所述冻融装置中的内机与外机管道从侧门缺口穿过。

9、优选的，多个所述限位杆设置于箱体外表面，限位杆位于模型箱两侧两条滑轨正下方，限位杆用于固定滑轨。

10、优选的，所述模型箱内部安装有挡板、卡槽，开合门和门框，卡槽和门框之间电性连接。

11、优选的，所述内机置于模型箱滑轨上，外机置于模型箱外部，内机与外机的管道通过模型箱侧门开合处的缺口。

12、优选的，所述升降装置包括：钢板，箱体设置于钢板顶端，钢板顶端转动连接有千斤顶，千斤顶顶端转动连接有支架，支架顶端固定连接于箱体底端，钢板底端靠近四周固定连接有支撑底座，钢板底端靠近支撑底座固定连接有滑轮。

13、优选的，包括以下步骤：

14、步骤一，开展野外地质调查：通过野外地质调查，测量顺层岩体岩性和岩层产状；步骤二，制备与野外调查相同的岩体相似材料；步骤三，设置岩体相似材料的倾角，其倾角与野外调查岩体倾角相同；步骤四，构建高位岩崩；步骤五，模拟降雨过程；步骤六，模拟冻结过程；步骤七，模拟融冰过程；步骤八，模拟冻融循环作用；步骤九，高位岩崩破坏过程；步骤十，岩崩全过程监测。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、该高位岩崩冻融循环物理模型试验方法及系统，通过采用物理模型试验进行裂隙冻胀损伤研究，实现对高原区域的岩石进行模拟观察，使得可以提前预防岩崩灾难的发生，减少出现的安全隐患，使得研究高位岩崩运动机理更加便捷，增加了设备的适用性，增加了设备的实用性，增加了设备的便捷性。

17、同时，该滑坡模型可以通过旋转可以调整滑动方向与堆积方向的角度，方便进行检测和记录，探究不同滑动方向对高位岩崩运动过程的影响，增加了设备的实用性，增加了设备的适用性，增加了设备的便捷性。

技术特征：

1.一种高位岩崩冻融循环物理模型试验系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种高位岩崩冻融循环物理模型试验系统，其特征在于：所述滑轨装置(22)包括轨道(221)、多个滑块(222)、多个承重台(223)和多个限位杆(224)，滑块(222)滑动连接于滑道表面，每个承重台(223)表面固定连接于对应的滑块(222)表面，喷头(31)设置于承重台(223)表面，堆积通道(23)包括通道(234)、转轴(231)、旋转盘(232)和软质橡胶材料(233)，通道(234)一端和箱体(21)之间转动连接，转轴(231)设置于通道(234)和箱体(21)转动连接处，旋转盘(232)分为旋转盘上盘(232a)和旋转盘下盘(232b)，旋转盘上盘(232a)和旋转盘下盘(232b)均设置于转轴(231)两端，旋转盘上盘(232a)和旋转盘下盘(232b)之间重叠，轨道(221)贯穿箱体(21)安装于箱体(21)内部顶端，承重台(223)为多根支撑杆组成的平台。

3.根据权利要求2所述的一种高位岩崩冻融循环物理模型试验系统，其特征在于：所述模型箱(2)两侧均开设有向外开启的小门，小门分为：左侧小门(213)和右侧小门(214)，左侧小门(213)和右侧小门(214)表面均开设有两个圆孔，每个圆孔内部安装有密封圈，滑轨穿过圆孔设置于模型箱(2)内部，所述模型箱(2)和右侧小门(214)开合处设置有侧门缺口(215)，侧门缺口(215)处安装有密封圈，所述冻融装置(4)中的内机(41)与外机(42)管道从侧门缺口(215)穿过。

4.根据权利要求2所述的一种高位岩崩冻融循环物理模型试验系统，其特征在于：多个所述限位杆(224)设置于箱体(21)外表面，限位杆(224)位于模型箱(2)两侧两条滑轨正下方，限位杆(224)用于固定滑轨。

5.根据权利要求2所述的一种高位岩崩冻融循环物理模型试验系统，其特征在于：所述模型箱(2)内部安装有挡板(216)、卡槽(217)，开合门(218)和门框(219)，卡槽(217)和门框(219)之间电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种高位岩崩冻融循环物理模型试验系统，其特征在于：所述内机(41)置于模型箱(2)滑轨上，外机(42)置于模型箱(2)外部，内机(41)与外机(42)的管道通过模型箱(2)侧门开合处的缺口。

7.根据权利要求1所述的一种高位岩崩冻融循环物理模型试验系统，其特征在于：所述升降装置(1)包括：钢板(13)，箱体(21)设置于钢板(13)顶端，钢板(13)顶端转动连接有千斤顶(12)，千斤顶(12)顶端转动连接有支架(11)，支架(11)顶端固定连接于箱体(21)底端，钢板(13)底端靠近四周固定连接有支撑底座(15)，钢板(13)底端靠近支撑底座(15)固定连接有滑轮(14)。

8.高位岩崩冻融循环物理模型试验方法，使用了权利要求1-7中任意一项所述的高位岩崩冻融循环物理模型试验系统，其特征在于：包括以下步骤，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种高位岩崩冻融循环物理模型试验方法及系统，涉及高位岩崩实验技术领域。包括模型箱，模型箱包括箱体、岩体、滑轨装置和堆积通道，岩体设置于箱体内部靠近顶端，滑轨装置设置于箱体顶端，堆积通道设置于箱体底端靠近一侧，冻融装置，冻融装置由内机和外机组成，内机包括内热交换器和膨胀阀，设置于模型箱内部，外机包括四通阀、外热交换器和压缩机，设置于模型箱外部。本发明通过采用物理模型试验进行裂隙冻胀损伤研究，实现对高原区域的岩石进行模拟观察，使得可以提前预防岩崩灾难的发生，减少出现的安全隐患，使得研究高位岩崩运动机理更加便捷，增加了设备的适用性，增加了设备的实用性，增加了设备的便捷性。

技术研发人员：黄德昕,温韬,贾文君,郭威,全志,王熠辉,史雪晴,黄婉滢,李艳格,胡明毅,陈宁生
受保护的技术使用者：长江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29