一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置及方法
【專利摘要】一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置及方法，裝置包括模型箱、壓板、千斤頂及分度板，模型箱為無頂結構且一側無箱壁，壓板位于模型箱的無箱壁側，壓板正對的模型箱箱壁上設有分度尺，壓板上安裝有壓力傳感器；分度板傾斜設置在模型箱內，分度板下端兩側角點分別通過螺栓與壓板及模型箱箱壁相連接，模型箱底板延伸至壓板外側，底板上設有立板，千斤頂連接在立板與壓板之間。方法步驟為：確定分界面傾角、坡角及側向壓力數值，按照分界面傾角調整分度板，填充下層邊坡材料及埋設位移傳感器，按照坡角調整分度板，填充上層邊坡材料及埋設位移傳感器，移除分度板，對壓板進行施壓至側向壓力，對模型進行逐級加載，觀察坡面破壞情況并記錄滑坡數據。
【專利說明】
一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置及方法
技術領域
[0001]本發明屬于巖土工程技術領域，特別是涉及一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置及方法。
【背景技術】
[0002]二元結構邊坡分布廣泛，在工程中也比較常見，且二元結構邊坡的穩定性對工程來說至關重要。為了研究二元結構邊坡的穩定性，本領域技術人員會在實驗室內構建二元結構邊坡模型，并進行模型破壞試驗。但是，在對現有的二元結構邊坡模型進行破壞試驗時，所考慮的外部影響因素不并全面，其忽略了自然界中二元結構邊坡可能受到的側向壓力，而忽略了側向壓力的模型破壞試驗，所得出的試驗數據是不全面的，因為二元結構邊坡的穩定性必然受到側向壓力的影響。因此，有必要將側向壓力考慮在模型破壞試驗中，以提高二元結構邊坡穩定性研究的可靠性。
【發明內容】
[0003]針對現有技術存在的問題，本發明提供一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置及方法，有效提供側向壓力并完善模型破壞試驗，得出的試驗數據更加真實全面，并有效提高二元結構邊坡穩定性研究的可靠性。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置，包括模型箱、壓板、千斤頂及分度板，所述模型箱為長方形箱體，模型箱采用無頂結構且一側無箱壁，所述壓板位于模型箱的無箱壁側;所述分度板傾斜設置在模型箱內，分度板下端一側角點通過螺栓與壓板相連接，分度板下端另一側角點通過螺栓與壓板正對的模型箱箱壁相連接，分度板下端兩側角點的螺栓位于同一條直線上;所述模型箱的底板延伸至壓板外側，在壓板外側的模型箱底板上設置有立板，所述千斤頂連接在立板與壓板之間。
[0005]在所述模型箱底板上設置有兩條相互平行的導軌，所述壓板通過導軌進行導向。
[0006]所述壓板正對的模型箱箱壁上設置有分度尺，所述分度板下端兩側角點的螺栓位于分度尺的圓心上。
[0007]在所述壓板上安裝有壓力傳感器。
[0008]在所述模型箱箱壁外表面及立板外側面均設置有加強筋板。
[0009]所述模型箱采用有機玻璃制成。
[0010]所述壓板及立板采用鋼板制成。
[0011]采用所述的二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置的試驗方法，包括如下步驟:
[0012]步驟一:試驗前，首先確定二元結構邊坡模型的分界面傾角和坡角的數值，以及確定二元結構邊坡模型需要承受的側向壓力數值；
[0013]步驟二:將分度板下端兩側角點的螺栓調整到松動狀態，按照步驟一中確定的分界面傾角對分度板的傾斜角度進行調整，分度板的傾斜角度通過分度尺進行確定，直到分度板的傾斜角度等于分界面傾角，然后旋緊螺栓，保證分度板無法繼續轉動；
[0014]步驟三:將下層邊坡材料填充到分度板下方的模型箱內，在下層邊坡材料填充過程中，還需要在分界面下方埋設位移傳感器，最后將填充好的下層邊坡材料壓實；
[0015]步驟四:再次將分度板下端兩側角點的螺栓調整到松動狀態，按照步驟一中確定的坡角對分度板的傾斜角度進行調整，分度板的傾斜角度通過分度尺進行確定，直到分度板的傾斜角度等于坡角，然后旋緊螺栓，保證分度板無法繼續轉動；
[0016]步驟五:將上層邊坡材料填充到分度板與分界面之間的空間內，在上層邊坡材料填充過程中，需要在分界面上方埋設位移傳感器，最后將填充好的上層邊坡材料壓實，此時完成二元結構邊坡模型的制備；
[0017]步驟六:將分度板下端兩側角點的螺栓松開卸下，然后將分度板從模型箱中移除；
[0018]步驟七:通過千斤頂對壓板進行施壓，直到壓力傳感器測得的壓力等于步驟一中確定的側向壓力，此時千斤頂停止施壓，使側向壓力維持在穩定狀態；
[0019]步驟八:采用伺服液壓機在二元結構邊坡模型的上方進行逐級加載，觀察坡面破壞情況，同時位移傳感器記錄下滑坡數據。
[0020]本發明的有益效果:
[0021]本發明與現有技術相比，首次將側向壓力考慮在二元結構邊坡模型破壞試驗中，通過全新設計的試驗裝置有效綜合了分界面傾角、坡角及側向壓力三種影響因素，使得模型破壞試驗更加完善，所得出的試驗數據更加真實全面，也有效提高了二元結構邊坡穩定性研究的可靠性。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明的一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置正視圖；
[0023]圖2為本發明的一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置俯視圖；
[0024]圖3為本發明的一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置側視圖；
[0025]圖4為本發明的模型箱中填充了下層邊坡材料時的示意圖；
[0026]圖5為本發明的模型箱中填充了上層邊坡材料及下層邊坡材料時的示意圖；
[0027]圖中，I一模型箱，2—壓板，3—千斤頂，4一分度板，5—立板，6—導軌，7—分度尺，8 一壓力傳感器，9 一位移傳感器，10 一螺檢，11 一加強筋板，12 一下層邊坡材料，13 一上層邊坡材料。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的詳細說明。
[0029]如圖1、2、3所示，一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置，包括模型箱1、壓板2、千斤頂3及分度板4，所述模型箱I為長方形箱體，模型箱I采用無頂結構且一側無箱壁，所述壓板2位于模型箱I的無箱壁側;所述分度板4傾斜設置在模型箱I內，分度板4下端一側角點通過螺栓10與壓板2相連接，分度板4下端另一側角點通過螺栓10與壓板2正對的模型箱I箱壁相連接，分度板4下端兩側角點的螺栓10位于同一條直線上;所述模型箱I的底板延伸至壓板2外側，在壓板2外側的模型箱I底板上設置有立板5，所述千斤頂3連接在立板5與壓板2之間。
[0030]在所述模型箱I底板上設置有兩條相互平行的導軌6，所述壓板2通過導軌6進行導向。
[0031]所述壓板2正對的模型箱I箱壁上設置有分度尺7，所述分度板4下端兩側角點的螺栓位于分度尺7的圓心上。
[0032]在所述壓板2上安裝有壓力傳感器8。
[0033]在所述模型箱I箱壁外表面及立板5外側面均設置有加強筋板11。
[0034]所述模型箱I采用有機玻璃制成。
[0035]所述壓板2及立板5采用鋼板制成。
[0036]采用所述的二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置的試驗方法，包括如下步驟:
[0037]步驟一:試驗前，首先確定二元結構邊坡模型的分界面傾角和坡角的數值，同時確定二元結構邊坡模型需要承受的側向壓力數值；
[0038]步驟二:將分度板4下端兩側角點的螺栓10調整到松動狀態，按照步驟一中確定的分界面傾角對分度板4的傾斜角度進行調整，分度板4的傾斜角度通過分度尺7進行確定，直到分度板4的傾斜角度等于分界面傾角，然后旋緊螺栓10，保證分度板4無法繼續轉動；
[0039]步驟三:將下層邊坡材料12填充到分度板4下方的模型箱I內，在下層邊坡材料12填充過程中，還需要在分界面下方埋設位移傳感器9，最后將填充好的下層邊坡材料12壓實，具體如圖4所示；
[0040]步驟四:再次將分度板4下端兩側角點的螺栓10調整到松動狀態，按照步驟一中確定的坡角對分度板4的傾斜角度進行調整，分度板4的傾斜角度通過分度尺7進行確定，直到分度板4的傾斜角度等于坡角，然后旋緊螺栓10，保證分度板4無法繼續轉動；
[0041]步驟五:將上層邊坡材料13填充到分度板4與分界面之間的空間內，在上層邊坡材料13填充過程中，需要在分界面上方埋設位移傳感器9，最后將填充好的上層邊坡材料13壓實，此時完成二元結構邊坡模型的制備，具體如圖5所示；
[0042]步驟六:將分度板4下端兩側角點的螺栓10松開卸下，然后將分度板4從模型箱I中移除；
[0043]步驟七:通過千斤頂3對壓板2進行施壓，直到壓力傳感器8測得的壓力等于步驟一中確定的側向壓力，此時千斤頂3停止施壓，使側向壓力維持在穩定狀態；
[0044]步驟八:采用伺服液壓機在二元結構邊坡模型的上方進行逐級加載，觀察坡面破壞情況，同時位移傳感器9記錄下滑坡數據。
[0045]本發明首次將側向壓力考慮在二元結構邊坡模型破壞試驗中，通過全新設計的試驗裝置有效綜合了分界面傾角、坡角及側向壓力三種影響因素，使得模型破壞試驗更加完善，所得出的試驗數據更加真實全面，也有效提高了二元結構邊坡穩定性研究的可靠性。
[0046]實施例中的方案并非用以限制本發明的專利保護范圍，凡未脫離本發明所為的等效實施或變更，均包含于本案的專利范圍中。
【主權項】
1.一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置，其特征在于:包括模型箱、壓板、千斤頂及分度板，所述模型箱為長方形箱體，模型箱采用無頂結構且一側無箱壁，所述壓板位于模型箱的無箱壁側;所述分度板傾斜設置在模型箱內，分度板下端一側角點通過螺栓與壓板相連接，分度板下端另一側角點通過螺栓與壓板正對的模型箱箱壁相連接，分度板下端兩側角點的螺栓位于同一條直線上;所述模型箱的底板延伸至壓板外側，在壓板外側的模型箱底板上設置有立板，所述千斤頂連接在立板與壓板之間。2.根據權利要求1所述的一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置，其特征在于:在所述模型箱底板上設置有兩條相互平行的導軌，所述壓板通過導軌進行導向。3.根據權利要求1所述的一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置，其特征在于:所述壓板正對的模型箱箱壁上設置有分度尺，所述分度板下端兩側角點的螺栓位于分度尺的圓心上。4.根據權利要求1所述的一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置，其特征在于:在所述壓板上安裝有壓力傳感器。5.根據權利要求1所述的一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置，其特征在于:在所述模型箱箱壁外表面及立板外側面均設置有加強筋板。6.根據權利要求1所述的一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置，其特征在于:所述模型箱采用有機玻璃制成。7.根據權利要求1所述的一種二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置，其特征在于:所述壓板及立板采用鋼板制成。8.采用權利要求1所述的二元結構邊坡穩定性模擬試驗裝置的試驗方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟一:試驗前，首先確定二元結構邊坡模型的分界面傾角和坡角的數值，以及確定二元結構邊坡模型需要承受的側向壓力數值； 步驟二:將分度板下端兩側角點的螺栓調整到松動狀態，按照步驟一中確定的分界面傾角對分度板的傾斜角度進行調整，分度板的傾斜角度通過分度尺進行確定，直到分度板的傾斜角度等于分界面傾角，然后旋緊螺栓，保證分度板無法繼續轉動； 步驟三:將下層邊坡材料填充到分度板下方的模型箱內，在下層邊坡材料填充過程中，還需要在分界面下方埋設位移傳感器，最后將填充好的下層邊坡材料壓實； 步驟四:再次將分度板下端兩側角點的螺栓調整到松動狀態，按照步驟一中確定的坡角對分度板的傾斜角度進行調整，分度板的傾斜角度通過分度尺進行確定，直到分度板的傾斜角度等于坡角，然后旋緊螺栓，保證分度板無法繼續轉動； 步驟五:將上層邊坡材料填充到分度板與分界面之間的空間內，在上層邊坡材料填充過程中，需要在分界面上方埋設位移傳感器，最后將填充好的上層邊坡材料壓實，此時完成二元結構邊坡模型的制備； 步驟六:將分度板下端兩側角點的螺栓松開卸下，然后將分度板從模型箱中取出；步驟七:通過千斤頂對壓板進行施壓，直到壓力傳感器測得的壓力等于步驟一中確定的側向壓力，此時千斤頂停止施壓，使側向壓力維持在穩定狀態； 步驟八:采用伺服液壓機在二元結構邊坡模型的上方進行逐級加載，觀察坡面破壞情況，同時位移傳感器記錄下滑坡數據。
【文檔編號】G01N3/10GK105865927SQ201610179288
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月25日
【發明人】王述紅, 馮乾朔, 韓仁生, 顧會男
【申請人】東北大學