一種可模擬多角度基巖的覆蓋層邊坡穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱鞣椒?br>【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可模擬多角度基巖的覆蓋層邊坡穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀ＤＰ凸卜譃閮刹糠?，第一部分為模擬基巖試驗(yàn)裝置，該裝置共分為四個(gè)主要部分：上擋土板、上基巖板、下基巖板、下?lián)跬涟逡约斑B接四個(gè)主要部分的轉(zhuǎn)軸，上擋土板與上基巖板、上基巖板與下基巖板、下基巖板與下?lián)跬涟逯g均由轉(zhuǎn)軸連接；第二部分為支撐裝置，在鋼槽兩端設(shè)置有打孔的有機(jī)玻璃板，第一部分中連接擋土板與基巖板的三個(gè)轉(zhuǎn)軸插入兩側(cè)有機(jī)玻璃的孔內(nèi)，用于支撐擋土板與基巖板。以上兩部分結(jié)合緊密，共同工作。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種可模擬多角度基巖的覆蓋層邊坡穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)Ｐ?br>技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種可以模擬不同基巖角度、不同基巖摩擦系數(shù)的覆蓋層邊坡室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，特別是涉及一種用于公路兩側(cè)覆蓋層邊坡領(lǐng)域進(jìn)行邊坡滲流特征分析，變形分析以及穩(wěn)定性分析的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]覆蓋層邊坡是指在基巖之上覆蓋多層土質(zhì)的一種土巖混合邊坡，在不同地質(zhì)條件下基巖角度、基巖性質(zhì)、覆蓋層分層特性、覆蓋層厚度等均有所不同。
[0003]目前，邊坡失穩(wěn)、垮塌等地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)成為公路、鐵路和房建等領(lǐng)域不可忽視的問(wèn)題，由邊坡滑動(dòng)尤其是覆蓋層邊坡上覆土體的滑動(dòng)引起的各種事故時(shí)有發(fā)生。尤其是高速公路沿線(xiàn)覆蓋層邊坡，其在降雨與地下水變化過(guò)程中的滲流狀態(tài)、變形與穩(wěn)定性相比于完全土質(zhì)邊坡、完全巖質(zhì)邊坡有很大不同。不同的基巖角度對(duì)穩(wěn)定性有很大的影響，對(duì)于土-巖界面來(lái)講，不同的摩擦系數(shù)與滲透系數(shù)也會(huì)對(duì)邊坡滲流特性造成一定影響，不同的土層厚度，土層分層狀態(tài)都是對(duì)邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的關(guān)鍵因素。所以本實(shí)驗(yàn)裝置以及試驗(yàn)方法對(duì)今后的覆蓋層邊坡滲流特征及穩(wěn)定性方面的研究具有重大意義。
[0004]現(xiàn)有的傳統(tǒng)的對(duì)邊坡進(jìn)行室內(nèi)模型試驗(yàn)的試驗(yàn)方法主要是均一土坡模型以及單一角度邊坡模型。均一土坡模型即是將邊坡土完全填入模型箱內(nèi)，然后制成邊坡，單一角度邊坡模型是指試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭荒軌虿捎靡环N角度，而且不能折彎成其他角度，這樣就對(duì)試驗(yàn)手段帶來(lái)了局限性。
[0005]現(xiàn)有邊坡室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷娜秉c(diǎn)是，首先，以上兩種方式均只能模擬單一角度的邊坡，而在工程實(shí)際中基巖角度會(huì)有各種變化，基巖并非一條直線(xiàn)，而是在不同位置存在一定的角度。其次，這兩種試驗(yàn)方式無(wú)法模擬土層與巖層相交的界面，而實(shí)際上土-巖界面作用對(duì)邊坡穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生極大影響。因此，設(shè)計(jì)一種允許調(diào)整不同基巖角度的，并且可以更換基巖材料的新型室內(nèi)模型試驗(yàn)裝置來(lái)替代傳統(tǒng)的試驗(yàn)是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是設(shè)計(jì)一種能夠真實(shí)地模擬覆蓋層邊坡基巖角度以及土 -巖接觸面的，并且便于使用、便于觀(guān)察的覆蓋層邊坡室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?br>[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的覆蓋層邊坡室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，在鋼槽左右兩?cè)固定有有機(jī)玻璃板，所述的有機(jī)玻璃板上的特定位置設(shè)有鉆孔，上擋土板與上基巖板之間采用轉(zhuǎn)軸連接，所述的上基巖板與下基巖板之間采用所述的轉(zhuǎn)軸連接，所述的下基巖板與下?lián)跬涟逯g采用所述的轉(zhuǎn)軸連接，所述的轉(zhuǎn)軸插入所述有機(jī)玻璃板上的特定孔位。所述下?lián)跬涟宓南虏坑芍沃巍?br>[0008]所述的有機(jī)玻璃板由有機(jī)玻璃制成，其厚度為0.04m，其上部打孔方式為，距板底部1.2m、右側(cè)2m的板中心位置鉆有半徑為0.04m的圓孔，其余圓孔的圓心位于以中心孔為圓心，1.5m為半徑的圓弧上，左上設(shè)置4個(gè)、右下設(shè)置4個(gè)，各圓孔之間的角度為15°，各圓孔半徑為0.04m。
[0009]所述的支撐柱為能控制、調(diào)節(jié)高度的支撐柱。
[0010]采用上述技術(shù)方案的覆蓋層邊坡室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，首先將模擬基巖材料與覆蓋層土體準(zhǔn)備好。將上擋土板、上下基巖板、下?lián)跬涟灏凑找欢樞蚺c角度和鋼槽、有機(jī)玻璃板組裝成整體，調(diào)節(jié)支撐柱的高度。將基巖材料填在基巖板之上，將土層填筑在基巖材料以及擋土板之上，布設(shè)監(jiān)控裝置。然后按照設(shè)計(jì)方案對(duì)邊坡進(jìn)行降雨，得到結(jié)果后將土層以及基巖材料去掉，將轉(zhuǎn)軸抽出，調(diào)整基巖板角度進(jìn)行不同基巖角度的試驗(yàn)，或者更換基巖材料與土層材料，進(jìn)行不同方案的試驗(yàn)。有機(jī)玻璃上的不同角度的孔位可調(diào)整為16種角度組合的基巖狀態(tài)，從而達(dá)到真實(shí)模擬基巖狀態(tài)的效果。該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，容易安裝，使用簡(jiǎn)便，同時(shí)可以較為真實(shí)地模擬覆蓋層邊坡在不同基巖角度條件下的滲流、變形及穩(wěn)定性。
[0011]本實(shí)用新型提供的覆蓋層邊坡室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑囼?yàn)方法，實(shí)驗(yàn)步驟如下:
[0012]步驟一、檢查實(shí)驗(yàn)裝置是否完整可用，準(zhǔn)備試驗(yàn)所需的基巖材料，準(zhǔn)備試驗(yàn)所需覆蓋層土；
[0013]步驟二、將試驗(yàn)用基巖材料按照一定方案填充在上基巖板(4)與下基巖板(5)的凹槽內(nèi)；
[0014]步驟三、按照一定的角度將上擋土板(3)、上基巖板(4)、下基巖板(5)、下?lián)跬涟?br>(6)安裝在鋼槽(I)與有機(jī)玻璃板(2)上，將支撐柱(8)調(diào)整好高度，支撐住下?lián)跬涟濉?br>[0015]步驟四、將準(zhǔn)備好的試驗(yàn)用覆蓋層土按照一定的方案放置于基巖板與擋土板之上；
[0016]步驟五、采用人工降雨裝置，按照一定方案對(duì)覆蓋層邊坡模型進(jìn)行降雨。
[0017]步驟六、采用孔壓測(cè)試儀、張力計(jì)等儀器按照一定方案測(cè)試土層中的滲流狀態(tài)，采用位移計(jì)等儀器測(cè)定土層的變形狀態(tài)，觀(guān)察邊坡的破壞狀態(tài)。
[0018]步驟七、將試驗(yàn)完成的土樣撤下，將基巖板上的模擬基巖材料去除，調(diào)整基巖板的角度或者基巖性質(zhì)，重復(fù)步驟二到步驟六。
[0019]采用上述技術(shù)方案的覆蓋層邊坡室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ图霸囼?yàn)方法，本實(shí)用新型的創(chuàng)新之處在于:覆蓋層邊坡室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膫?cè)面有機(jī)玻璃板上進(jìn)行了打孔設(shè)計(jì)，這樣可以通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸的位置來(lái)模擬不同的基巖角度，在基巖板上設(shè)置了凹槽，可以更換所用模擬基巖材料，這樣可以更真實(shí)地模擬基巖與土層的磨擦作用。
[0020]本實(shí)用新型是一種用于分析覆蓋層-基巖邊坡滲流特征、變性特征與穩(wěn)定性的裝置及其試驗(yàn)方法，通過(guò)改變轉(zhuǎn)軸在兩側(cè)有機(jī)玻璃的插入位置來(lái)改變基巖角度，通過(guò)改變基巖板上模擬基巖的摩擦系數(shù)來(lái)改變土層與巖層之間的作用狀態(tài)，從而得到在基巖角度變化以及基巖性質(zhì)變化影響下的邊坡滲流狀態(tài)、變形狀態(tài)及穩(wěn)定性。以便于對(duì)覆蓋層邊坡在極端氣候條件下產(chǎn)生滑坡的機(jī)理的研究。
[0021]綜上所述，本實(shí)用新型是一種能較為真實(shí)地模擬不同基巖角度、不同基巖摩擦系數(shù)的覆蓋層邊坡室內(nèi)試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型鋼槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本實(shí)用新型有機(jī)玻璃板示意圖。
[0024]圖3是本實(shí)用新型上、下?lián)跬涟迨疽鈭D。
[0025]圖4是本實(shí)用新型上、下基巖板示意圖。
[0026]圖5是本實(shí)用新型鏈接轉(zhuǎn)軸示意圖。
[0027]圖6是本實(shí)用新型支撐柱示意圖。
[0028]圖7是本實(shí)用新型整體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明一種模擬地下水周期循環(huán)狀態(tài)下的土層沉降測(cè)試儀的【具體實(shí)施方式】。
[0030]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，在鋼槽(I)左右兩側(cè)固定有有機(jī)玻璃板(2)，所述的有機(jī)玻璃板(2)上的特定位置設(shè)有鉆孔，上擋土板(3)與上基巖板(4)之間采用轉(zhuǎn)軸
(7)連接，所述的上基巖板(4)與下基巖板(5)之間采用所述的轉(zhuǎn)軸(7)連接，所述的下基巖板(5)與下?lián)跬涟?6)之間采用所述的轉(zhuǎn)軸(7)連接，所述的轉(zhuǎn)軸(7)插入所述有機(jī)玻璃板
(2)上的特定孔位。所述下?lián)跬涟?6)的下部由支撐柱(8)所支撐。
[0031]具體的，鋼槽(I)由鋼材制成，其主視形狀為“L”形，尺寸為整體高2.41m，鋼板厚
0.01m，寬為4.11m，側(cè)向長(zhǎng)度為4.11m。所述的有機(jī)玻璃板(2)由有機(jī)玻璃制成，其厚度為
0.04m，其上部打孔方式為，距板底部1.2m、右側(cè)2m的有機(jī)玻璃板的中心位置鉆有半徑為
0.04m的圓孔，其余圓孔的圓心位于以中心孔為圓心，1.5m為半徑的圓弧上，左上設(shè)置4個(gè)、右下設(shè)置4個(gè)，各圓孔之間的角度為15°，各圓孔半徑為0.04m。所述的上擋土板(3)與下?lián)跬涟?6)由鋼材制成，其尺寸為長(zhǎng)4m，寬1.5m，厚0.005m上擋土板(3)—側(cè)設(shè)有連接用的套筒，套筒內(nèi)徑為0.035m，套筒內(nèi)徑為0.04m，套筒長(zhǎng)度為0.4m，套筒間距為0.7m。所述的上基巖板
(4)和下基巖板(5)由鋼材制成，側(cè)視圖呈“凹”形，板厚0.005m，凹進(jìn)部分尺寸為長(zhǎng)4m，寬
1.2m，高0.1m，凹槽內(nèi)可以填充水泥、巖石等模擬基巖的材料?；鶐r板兩側(cè)設(shè)有連接用的套筒，套筒內(nèi)徑為0.035m，套筒外徑為0.04m，套筒長(zhǎng)度為0.4m，套筒間距為0.7m。所述的轉(zhuǎn)軸
(7)采用鋼材制成，其長(zhǎng)度為4.4m，內(nèi)徑為0.025m，外徑為0.03m。在轉(zhuǎn)軸與有機(jī)玻璃孔相接觸的地方可以設(shè)置有墊片，以防止材料磨損。所述的支撐柱(8)為能控制、調(diào)節(jié)高度的支撐柱(8)0
[0032]如圖6所示，土層沉降測(cè)試儀的試驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)步驟如下:
[0033]步驟一、檢查實(shí)驗(yàn)裝置是否完整可用，準(zhǔn)備試驗(yàn)所需的基巖材料，準(zhǔn)備試驗(yàn)所需覆蓋層土；
[0034]步驟二、將試驗(yàn)用基巖材料按照一定方案填充在上基巖板(4)與下基巖板(5)的凹槽內(nèi)；
[0035]步驟三、按照一定的角度將上擋土板(3)、上基巖板(4)、下基巖板(5)、下?lián)跬涟?br>(6)安裝在鋼槽(I)與有機(jī)玻璃板(2)上，將支撐柱(8)調(diào)整好高度，支撐住下?lián)跬涟濉?br>[0036]步驟四、將準(zhǔn)備好的試驗(yàn)用覆蓋層土按照一定的方案放置于基巖板與擋土板之上；
[0037]步驟五、采用人工降雨裝置，按照一定方案對(duì)覆蓋層邊坡模型進(jìn)行降雨。
[0038]步驟六、采用孔壓測(cè)試儀、張力計(jì)等儀器按照一定方案測(cè)試土層中的滲流狀態(tài)，采用位移計(jì)等儀器測(cè)定土層的變形狀態(tài)，觀(guān)察邊坡的破壞狀態(tài)。
[0039]步驟七、將試驗(yàn)完成的土樣撤下，將基巖板上的模擬基巖材料去除，調(diào)整基巖板的角度或者基巖性質(zhì)，重復(fù)步驟二到步驟六。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可模擬多角度基巖的覆蓋層邊坡穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征?在鋼槽(I)左右兩側(cè)固定有有機(jī)玻璃板(2)，所述的有機(jī)玻璃板(2)上的特定位置設(shè)有鉆孔，上擋土板(3)與上基巖板(4)之間采用轉(zhuǎn)軸(7)連接，所述的上基巖板(4)與下基巖板(5)之間采用所述的轉(zhuǎn)軸(7)連接，所述的下基巖板(5)與下?lián)跬涟?6)之間采用所述的轉(zhuǎn)軸(7)連接，所述的轉(zhuǎn)軸(7)插入所述有機(jī)玻璃板(2)上的特定孔位，所述下?lián)跬涟?6)的下部由支撐柱(8)所支撐。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可模擬多角度基巖的覆蓋層邊坡穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)Ｐ停涮卣魇?所述的有機(jī)玻璃板(2)與所述的鋼槽(I)緊密連接，保持裝置的整體穩(wěn)定性。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可模擬多角度基巖的覆蓋層邊坡穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)Ｐ停涮卣魇?所述的鋼槽(I)由鋼材制成，其主視形狀為“L”形，尺寸為整體高2.41m，鋼板厚0.01m，寬為4.11m，側(cè)向長(zhǎng)度為4.11m。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可模擬多角度基巖的覆蓋層邊坡穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征?所述的有機(jī)玻璃板(2)由有機(jī)玻璃制成，其厚度為0.04m，其上部打孔方式為，距板底部1.2m、右側(cè)2m的板中心位置鉆有半徑為0.04m的圓孔，其余圓孔的圓心位于以中心孔為圓心，1.5m為半徑的圓弧上，左上設(shè)置4個(gè)、右下設(shè)置4個(gè)，各圓孔之間的角度為15°，各圓孔半徑為0.04m。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可模擬多角度基巖的覆蓋層邊坡穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征?所述的上擋土板(3)與下?lián)跬涟?6)由鋼材制成，其尺寸為長(zhǎng)4m，寬1.5m，厚0.005m，上擋土板(3)—側(cè)設(shè)有連接用的套筒，套筒內(nèi)徑為0.035m，套筒內(nèi)徑為0.04m，套筒長(zhǎng)度為0.4m，套筒間距為0.7m。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可模擬多角度基巖的覆蓋層邊坡穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征?所述的上基巖板(4)和下基巖板(5)由鋼材制成，側(cè)視圖呈“凹”形，板厚0.005m，凹進(jìn)部分尺寸為長(zhǎng)4m，寬1.2m，高0.1m，凹槽內(nèi)填充由水泥、砂和巖石制作的模擬基巖，上基巖板與下基巖板兩側(cè)設(shè)有連接用的套筒，套筒內(nèi)徑為0.035m，套筒外徑為0.04m，套筒長(zhǎng)度為0.4m，套筒間距為0.7m。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可模擬多角度基巖的覆蓋層邊坡穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征?所述的轉(zhuǎn)軸(7)采用鋼材制成，其長(zhǎng)度為4.4m，內(nèi)徑為0.025m，外徑為0.03m，在轉(zhuǎn)軸與有機(jī)玻璃孔相接觸的地方設(shè)置有墊片，以防止材料磨損。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可模擬多角度基巖的覆蓋層邊坡穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征?所述的支撐柱(8)為能控制、調(diào)節(jié)高度的支撐柱(8)。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK205426884SQ201521006985
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年12月8日
【發(fā)明人】史振寧, 曾鈴, 付宏淵
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)沙理工大學(xué)