【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及滑坡模擬試驗(yàn)，特涉及一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置。
技術(shù)介紹
1、巖質(zhì)滑坡發(fā)生滑動是在冬季低溫期間，雨水經(jīng)后端入滲匯水點(diǎn)和表層縱向裂隙進(jìn)入滲流通道，在低溫凍脹的影響下軟化滲流通道前緣剪出口附近的巖體強(qiáng)度，在一定時間的后滑體最終發(fā)生滑動。
2、這種后端匯水和低溫凍脹條件共同引起的軟弱巖體滑體失穩(wěn)滑動，應(yīng)成為地質(zhì)調(diào)查工作的重要考慮因素。因此，巖質(zhì)滑坡后端匯水和低溫凍脹誘發(fā)邊坡滑坡的過程，是目前巖質(zhì)滑坡穩(wěn)定性研究中亟待解決的關(guān)鍵問題之一。
3、當(dāng)前的邊坡試驗(yàn)裝置中，大多把邊坡直接置于一個簡易空間內(nèi)，沒有模擬后端的不同匯水條件和低溫凍脹環(huán)境造成的影響，導(dǎo)致邊坡在受到滲流作用影響時無法模擬巖質(zhì)滑坡后端匯水與低溫凍脹的實(shí)際影響，對滑坡機(jī)理的研究未能考慮實(shí)際條件的影響，這與真實(shí)的工程狀況不符。如中國專利技術(shù)專利《模擬凍融效應(yīng)的邊坡模型及其試驗(yàn)系統(tǒng)、制造、試驗(yàn)方法》(申請?zhí)?02010129905.4)、《一種巖土工程滑坡模型試驗(yàn)箱》(申請?zhí)?02310870527.9)，雖然具有凍融試驗(yàn)系統(tǒng)，但是其并沒有給出如何實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)一般采用外部冷卻的方式，系統(tǒng)本身體積較大，從而不便于推廣應(yīng)用，同時會產(chǎn)生震動影響試驗(yàn)結(jié)果；此外目前并未有專利考慮后端匯水發(fā)生滲流至滑坡前緣，進(jìn)而導(dǎo)致滑坡發(fā)生。
4、鑒于上述原因，急需提供一種全過程觀測巖質(zhì)滑坡在低溫環(huán)境下后端匯水誘發(fā)邊坡滑坡過程的試驗(yàn)裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置，通過預(yù)制滑坡模型，并結(jié)合季節(jié)性氣候因素的影響，研究滑坡形成的過程與機(jī)制。具體步驟如下：使用符合地質(zhì)條件的巖性材料構(gòu)建滑坡基礎(chǔ)，包括基礎(chǔ)底座、滲流通道及帶有縱向裂隙的頂部滑體。在后端安裝可更換的匯水模型，用于模擬自然界中水分的匯集過程。該部分構(gòu)成了模擬的地質(zhì)模型。在夏季降雨較多的環(huán)境下，可更換的后端匯水模型的水流通過滲流通道逐漸加劇，滲透系數(shù)隨之增大，導(dǎo)致其前緣剪出口的剪切應(yīng)力減弱，巖體強(qiáng)度下降。冬季時，后緣裂縫因冰雪填充而逐漸擴(kuò)大，從而使得前緣剪出口愈加明顯。通過調(diào)節(jié)制冷模塊，將溫度控制至-5℃，模擬凍脹效應(yīng)，導(dǎo)致裂縫反復(fù)凍脹，逐漸變深變寬，坡體的穩(wěn)定性進(jìn)一步降低。經(jīng)過數(shù)次的季節(jié)循環(huán)，后端匯水逐漸滲透至滲流通道前緣剪出口，季節(jié)性滲流作用不斷擴(kuò)展巖體的內(nèi)部通道，導(dǎo)致滑坡前緣的抗剪強(qiáng)度進(jìn)一步降低。在長期的滲流和凍脹反復(fù)作用下，滲流通道逐漸沿著不規(guī)則的三維剪切帶破裂，前緣剪出口處形成裂隙，坡體的穩(wěn)定性進(jìn)一步下降。當(dāng)受到低溫凍脹的持續(xù)作用時，滑體最終失穩(wěn)并發(fā)生滑動，從而能被采集設(shè)備捕獲并進(jìn)行分析。
3、本專利技術(shù)的有益效果是：能夠有效研究后端匯水與低溫凍脹致滑對巖質(zhì)滑坡的實(shí)際工程影響。構(gòu)成重心偏前方的類三角形縱截面能有利于頂部滑體產(chǎn)生實(shí)際滑動，達(dá)成試驗(yàn)?zāi)康模恢评淠K能在短時間內(nèi)迅速完成制冷操作，達(dá)到所需制冷效果。同時采用制冷片代替?zhèn)鹘y(tǒng)壓縮機(jī)制冷，具有一定經(jīng)濟(jì)效益的同時能最大限度上減少箱體震動，避免制冷時的震動因素對箱體內(nèi)模型造成干擾。
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1.一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置；包括箱體，箱體外表面頂部連接至綜合性水泵的軟管，箱體上部內(nèi)部設(shè)置灑水裝置；箱體內(nèi)表面的側(cè)面布設(shè)置采集設(shè)備；箱體內(nèi)部設(shè)置基礎(chǔ)底座，其特征在于：基礎(chǔ)底座上側(cè)一邊通過第一連接器、第二連接器固定后端匯水模型，基礎(chǔ)底座正上方布設(shè)好滲流通道，后端匯水模型與滲流通道底部齊平，滲流通道上設(shè)置頂部滑體，頂部滑體頂部設(shè)置縱向裂隙；灑水裝置設(shè)置在后端匯水模型、頂部滑體上部，制冷模塊設(shè)置在灑水裝置、后端匯水模型和頂部滑體形成的空腔一側(cè)；基礎(chǔ)底座分為第一層底座、第二層底座、第三層底座、第四層底座；第一層底座與滲流通道、第二層底座交界面附近，第二層底座與第一層底座、第三層底座交界面附近，第三層底座與第二層底座、第四層底座交界面附近為薄層填充；第二層底座中心部位、第三層底座中心部位、第四層底座中心部位和底部部位為厚層填充并加入重晶石粉作為硬巖共同粘合，加入膠合劑；后端匯水模型為模擬平面山坡廣角匯水條件，后端匯水模型兩側(cè)設(shè)置有擋水板，在前端設(shè)計(jì)有入水口，入水口寬度與滲流通道等同，入水口接入位置與滲流通道底部齊平，與滲流通道底面相接觸；制冷模塊包括半導(dǎo)體片、風(fēng)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置，其特征在于：頂部滑體為層狀的粉砂巖沿基礎(chǔ)底座設(shè)定的巖體傾向填充模型，頂部滑體以左頂點(diǎn)為平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)該圖像近似公式為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置，其特征在于：箱體為保溫材料構(gòu)成的長方體狀容器，縱向裂隙設(shè)置在頂部滑體頂部偏右位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置，其特征在于：綜合性水泵連接至計(jì)算機(jī)模塊，綜合性水泵輸送水源至灑水裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置，其特征在于：滲流通道為平面帶狀，其方向與巖體反傾，并在前緣形成剪出口；滲流通道采用粗粒、細(xì)粒粉砂巖、砂質(zhì)粘土、石膏、石英砂巖與砼混合填充，加入重晶石粉作為硬巖共同粘合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置，其特征在于：第一連接器，第一連接器與第二連接器相對設(shè)置，第一連接器使用亞克力材料或較輕的金屬材料制成，固定在第一層底座后側(cè)，第一連接器頂部與滲流通道底部齊平，第一連接器固定在可更換的后端匯水模型上，并為滲流通道提供后端匯水環(huán)境；第二連接器使用亞克力材料或較輕的金屬材料制成，固定在可更換的后端匯水模型底部，可插入第一連接器中并固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置，其特征在于：還包括流速傳感器，流速傳感器設(shè)置在后端匯水模型的靠近入水口位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置，其特征在于：半導(dǎo)體片設(shè)置9個，半導(dǎo)體片為12706半導(dǎo)體片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置，其特征在于：采集設(shè)備包括高速攝像機(jī)、三維激光掃描儀，采集設(shè)備安裝在箱體內(nèi)側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置，其特征在于：巖質(zhì)滑坡物理模型裝置的試驗(yàn)步驟為：構(gòu)建滑坡基礎(chǔ)，滑坡基礎(chǔ)包括基礎(chǔ)底座、滲流通道及帶有縱向裂隙的頂部滑體；安裝后端匯水模型；在夏季降雨較多的環(huán)境下，后端匯水模型的水流通過滲流通道逐漸加劇，滲透系數(shù)隨之增大；冬季時，通過調(diào)節(jié)制冷模塊，控制溫度模擬凍脹效應(yīng)；經(jīng)過數(shù)次的季節(jié)循環(huán)，后端匯水逐漸滲透至滲流通道前緣剪出口，季節(jié)性滲流作用不斷擴(kuò)展巖體的內(nèi)部通道；在長期的滲流和凍脹反復(fù)作用下，滲流通道逐漸沿著不規(guī)則的三維剪切帶破裂，前緣剪出口處形成裂隙，滑體最終失穩(wěn)并發(fā)生滑動，被采集設(shè)備捕獲并進(jìn)行分析。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置；包括箱體，箱體外表面頂部連接至綜合性水泵的軟管，箱體上部內(nèi)部設(shè)置灑水裝置；箱體內(nèi)表面的側(cè)面布設(shè)置采集設(shè)備；箱體內(nèi)部設(shè)置基礎(chǔ)底座，其特征在于：基礎(chǔ)底座上側(cè)一邊通過第一連接器、第二連接器固定后端匯水模型，基礎(chǔ)底座正上方布設(shè)好滲流通道，后端匯水模型與滲流通道底部齊平，滲流通道上設(shè)置頂部滑體，頂部滑體頂部設(shè)置縱向裂隙；灑水裝置設(shè)置在后端匯水模型、頂部滑體上部，制冷模塊設(shè)置在灑水裝置、后端匯水模型和頂部滑體形成的空腔一側(cè)；基礎(chǔ)底座分為第一層底座、第二層底座、第三層底座、第四層底座；第一層底座與滲流通道、第二層底座交界面附近，第二層底座與第一層底座、第三層底座交界面附近，第三層底座與第二層底座、第四層底座交界面附近為薄層填充；第二層底座中心部位、第三層底座中心部位、第四層底座中心部位和底部部位為厚層填充并加入重晶石粉作為硬巖共同粘合，加入膠合劑；后端匯水模型為模擬平面山坡廣角匯水條件，后端匯水模型兩側(cè)設(shè)置有擋水板，在前端設(shè)計(jì)有入水口，入水口寬度與滲流通道等同，入水口接入位置與滲流通道底部齊平，與滲流通道底面相接觸；制冷模塊包括半導(dǎo)體片、風(fēng)扇、溫度探頭、導(dǎo)熱銅片及水冷裝置，半導(dǎo)體片平鋪布置，風(fēng)扇和水冷裝置設(shè)于半導(dǎo)體片的兩側(cè)，風(fēng)扇朝向?yàn)⑺b置一側(cè)，水冷水泵與水冷裝置連通，導(dǎo)熱銅片分別與水冷裝置和半導(dǎo)體片連接；水冷水泵設(shè)置在箱體外部，溫度探頭設(shè)置在風(fēng)扇下部或者箱體內(nèi)部位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置，其特征在于：頂部滑體為層狀的粉砂巖沿基礎(chǔ)底座設(shè)定的巖體傾向填充模型，頂部滑體以左頂點(diǎn)為平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)該圖像近似公式為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置，其特征在于：箱體為保溫材料構(gòu)成的長方體狀容器，縱向裂隙設(shè)置在頂部滑體頂部偏右位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種后端匯水與低溫凍脹致滑的巖質(zhì)滑坡物理模型裝置，其特征在于：綜合性水泵連接至計(jì)算機(jī)模塊，綜合性水泵輸送水源至灑水裝...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王芷含，溫韜，羅巧，陳寧生，崔饒溪，明冉冉，王譽(yù)晗，楊蕙周，
申請(專利權(quán))人：長江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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