一种不同土样滑坡试验装置的制作方法

本技术涉及地面材料试验分析，特别是涉及一种不同土样滑坡试验装置。

背景技术：

1、山体滑坡是指在重力的影响下土石块体沿着山坡下滑的塌方，主要是指在地震或局部暴雨的影响下，在破坏滑动面上的土体发生变形移动的现象。当滑动面上土体所受的总剪切力大于其总抗剪强度时就会造成山体滑坡。一旦发生山体滑坡，土石块体的塌方会进一步造成泥石流，而泥石流的规模随着当地降雨条件和地貌条件的不同而不同，会对不同程度的财产损失和人员伤亡。在因需修建道路等而开凿山体的时，或者在因修建水坝、堤坝等时，都需要进行滑坡风险评估进而确定斜坡的稳定性。此外，在山体滑坡发生频率相对较高的地区，需要山体滑坡的发生进行先期预测，并制定相应的防灾措施。若滑坡不能及时得到预测和防控，不仅会危及人员的生命财产安全，还会引起重大次生灾害。

2、为了评估边坡的稳定性及山体滑坡的可能性，需要提前确定边坡的安全系数(安全系数指山体滑坡发生时，土石体的剪切强度与剪切应力的比值)。安全系数对于确定边坡的稳定性至关重要，然而，由于边坡破坏面上的剪切强度会随时间不断发生变化，仅根据安全系数预测滑坡发生的具体时间会导致预测结果不准确，需要同时结合边坡失稳时滑动面的演变行为来对滑坡灾害的发生进行判断。由于野外现场实验受周围环境影响显著，且试验装置造价昂贵，目前对于这一领域的研究多采用室内模型试验的方法进行，例如：一种多段式降雨诱发滑坡试验装置(专利号：cn210039374u)，该装置通过降水装置模拟降雨诱发的滑坡灾害，利用人工降雨模拟器改变供水量，从而判断不同的降雨条件下滑坡的发生时间，但是该仪器不能实时监测土体滑坡时的剪切面应力变化情况，不能得出边坡的安全系数。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种不同土样滑坡试验装置，可以模拟滑坡剪切面动态演化过程，且实时监测边土体滑坡时的剪切面应力变化，并得出边坡的安全系数。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供了一种不同土样滑坡试验装置，其包括底座、第一滚轴、第二滚轴、砂纸片、测试盒、底板、第一伸缩组件、模拟降水机构、角度调节机构、若干压力传感器和若干重力传感器；

3、所述底板通过所述角度调节机构设于所述底座上，所述角度调节机构用于调节所述底板的倾斜角度；所述底板上设有沿其倾斜方向设置的滑轨，所述测试盒可滑动地设于所述滑轨上，所述测试盒的内部具有容纳测试土样的腔体；

4、所述第一滚轴设于所述底板的上端，所述第二滚轴设于测试盒上远离所述第一滚轴的一侧，所述砂纸片的一端缠绕于所述第二滚轴上，另一端穿过所述腔体的底部后从穿出所述测试盒固定于所述第一滚轴上；所述腔体的底部设有若干压力传感器和重力传感器，所述压力传感器和重力传感器交错、均匀地设于所述腔体的底部，所述腔体的侧壁设有若干压力传感器；

5、所述第一伸缩组件的一端可转动地连接于所述底座上，另一端转动连接于所述测试盒上设置所述第二滚轴的一侧；

6、所述模拟降水机构包括多个喷头，多个所述喷头均匀设于所述腔体的顶部。

7、优选地，所述角度调节机构包括第二伸缩组件，所述第二伸缩组件的一端转动连接于所述底座上，另一端转动连接于所述底板的底部，所述底板的下端转动连接于所述底座上。

8、优选地，所述底板、第一伸缩组件、第二伸缩组件的转动方向相同。

9、所述第一伸缩组件的端部位于所述第二滚轴的下方。

10、优选地，所述测试盒靠近所述第一滚轴的一侧底部设有与所述腔体连通的第一开口，所述测试盒靠近所述第二滚轴的一侧的顶部设有与所述腔体连通的第二开口，所述砂纸片经所述第一开口穿过所述腔体的底部后从第二开口穿出，所述砂纸片与所述第一开口之间、所述砂纸片与第二开口之间均设有密封圈。

11、优选地，所述模拟降水机构还包括止水阀，所述止水阀通过水管与所述喷头连接。

12、所述第二滚轴可绕其自身中心轴旋转，所述第一滚轴固定于所述底板上，且不可旋转。

13、所述测试盒包括盒体和顶盖，所述盒体的顶部具有开口，所述顶盖可拆卸地盖合于所述开口。

14、优选地，所述第一伸缩组件包括第一支杆和第一伸缩杆，所述第一伸缩杆的一端与测试盒转动连接，另一端可滑动地插入第一支杆的内部，第一支杆远离所述第一伸缩杆的端部与底座转动连接；

15、所述第二伸缩组件包括第二支杆和第二伸缩杆，所述第二伸缩杆的一端与所述底板转动连接，另一端可滑动地插入所述第二支杆的内部，所述第二支杆远离所述第二伸缩杆的端部与所述底座转动连接；

16、此外，本装置还包括控制系统，所述控制系统与所述第一伸缩组件、第二伸缩组件、压力传感器、重力传感器电连接。

17、本实用新型实施例一种不同土样滑坡试验装置与现有技术相比，其有益效果在于：本实用新型通过底座、第一滚轴、第二滚轴、砂纸片、测试盒、底板、第一伸缩组件、模拟降水机构、角度调节机构，在测试盒中装入土样，模拟山体的剪切面状态和含水状态，模拟滑坡剪切面动态演化过程；通过若干压力传感器和若干重力传感器测量收集当前状态下的孔隙水压力和各点应力，实时监测边坡土石体的剪切面应力变化，并结合剪切面的角度参数能够计算出当前状态下的边坡安全系数，多次变换参数测试能够计算出不同状态下的边坡安全系数。

技术特征：

1.一种不同土样滑坡试验装置，其特征在于，包括底座(1)、第一滚轴(11)、第二滚轴(12)、砂纸片(2)、测试盒(3)、底板(4)、第一伸缩组件(5)、模拟降水机构(6)、角度调节机构(7)、若干压力传感器(81)和若干重力传感器(82)；

2.如权利要求1所述的不同土样滑坡试验装置，其特征在于，所述角度调节机构(7)包括第二伸缩组件(71)，所述第二伸缩组件(71)的一端转动连接于所述底座(1)上，另一端转动连接于所述底板(4)的底部，所述底板(4)的下端转动连接于所述底座(1)上。

3.如权利要求2所述的不同土样滑坡试验装置，其特征在于，所述底板(4)、第一伸缩组件(5)、第二伸缩组件(71)的转动方向相同。

4.如权利要求1所述的不同土样滑坡试验装置，其特征在于，所述第一伸缩组件(5)的端部位于所述第二滚轴(12)的下方。

5.如权利要求1所述的不同土样滑坡试验装置，其特征在于，所述测试盒(3)靠近所述第一滚轴(11)一侧的底部设有与所述腔体(31)连通的第一开口(32)，所述测试盒(3)靠近所述第二滚轴(12)一侧的顶部设有与所述腔体(31)连通的第二开口(33)，所述砂纸片(2)经所述第一开口(32)穿过所述腔体(31)的底部后从第二开口(33)穿出，所述砂纸片(2)与所述第一开口(32)之间、所述砂纸片(2)与第二开口(33)之间均设有密封圈。

6.如权利要求1所述的不同土样滑坡试验装置，其特征在于，所述模拟降水机构(6)还包括止水阀(62)，所述止水阀(62)通过水管与所述喷头(61)连接。

7.如权利要求1所述的不同土样滑坡试验装置，其特征在于，所述第二滚轴(12)可绕其自身中心轴旋转，所述第一滚轴(11)固定于所述底板(4)上，且不可旋转。

8.如权利要求1所述的不同土样滑坡试验装置，其特征在于，所述测试盒(3)包括盒体(34)和顶盖(35)，所述盒体(34)的顶部具有开口，所述顶盖(35)可拆卸地盖合于所述开口。

9.如权利要求2所述的不同土样滑坡试验装置，其特征在于，所述第一伸缩组件(5)包括第一支杆(51)和第一伸缩杆(52)，所述第一伸缩杆(52)的一端与测试盒(3)转动连接，另一端可滑动地插入第一支杆(51)的内部，第一支杆(51)远离所述第一伸缩杆(52)的端部与底座(1)转动连接；

10.如权利要求1所述的不同土样滑坡试验装置，其特征在于，还包括控制系统(9)，所述控制系统(9)与所述第一伸缩组件(5)、第二伸缩组件(71)、压力传感器(81)、重力传感器(82)电连接。

技术总结
本技术涉及地面材料试验分析技术领域，公开了一种不同土样滑坡试验装置，其包括底座、第一滚轴、第二滚轴、砂纸片、测试盒、底板、第一伸缩组件、模拟降水机构、角度调节机构、若干压力传感器和若干重力传感器；角度调节机构用于调节底板的倾斜角度；底板上设有沿其倾斜方向设置的滑轨，测试盒可滑动地设于滑轨上，测试盒的内部具有容纳测试土样的腔体；砂纸片的一端缠绕于第二滚轴上，另一端穿过腔体的底部后从穿出测试盒固定于第一滚轴上；腔体的底部设有若干压力传感器和重力传感器；由此可模拟滑坡剪切面动态演化过，并可实时监测边坡土石体的剪切面应力变化，并得出边坡安全系数。

技术研发人员：王建德
受保护的技术使用者：广东省安全生产科学技术研究院
技术研发日：20231215
技术公布日：2024/4/7