侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型试验装置和方法，装置包括模型箱、置于模型箱左侧的侧向非均匀加载系统和置于模型箱顶部的降雨系统。侧向非均匀加载系统中的压板的下端铰接于试验箱底部上，上端左侧与安装在油缸支座上的油缸活塞铰接，在液压设备推动活塞运动的作用下，可以控制压板绕下端连杆支座转动。侧向非均匀加载方式实现了边坡变形过程中上部位移大、下部位移小的特点，较真实地模拟了边坡实际变形特征。通过同时实现降雨和侧向非均匀加载模拟，从而可以测试在不同降雨类型和不同侧向非均匀加载条件下边坡变形量、入渗深度和滑动面位置。有效解决了目前人工模拟降雨试验中外部影响因素单一和不符合边坡实际变形的问题。

Device and method for rainfall side slope model test under lateral non-uniform loading condition

The invention provides a lateral non rainfall slope model test apparatus and method under uniform loading conditions, rainfall system lateral device comprises a model box, placed on the left side of the box model of non-uniform loading system and placed on the top of the box model. Non uniform lateral plate loading system in the lower end is hinged on the test box on the bottom, and the upper end of the left side mounted on the cylinder support on the cylinder hinged, push the piston movement in hydraulic equipment, can control the plate around the lower end of the connecting rod bearing. The lateral non-uniform loading method realizes the characteristics of large displacement and low displacement at the upper part of the slope deformation process, and simulates the actual deformation characteristics of the slope. Through the simultaneous simulation of rainfall and lateral non-uniform loading, the slope deformation, infiltration depth and sliding surface position under different rainfall types and different Ce Xiangfei uniform loading conditions can be tested. It effectively solves the problem that the influence factors of the simulated rainfall experiments are single at home and abroad and are not in conformity with the actual deformation of the slopes.

【技术实现步骤摘要】
侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验装置和方法
本专利技术属于岩土工程测试
，具体涉及一种侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验装置，该装置用于边坡工程领域中在侧向非均匀加载条件下降雨边坡的模型试验研究。
技术介绍
滑坡是一种常见的地质灾害，其频发性与严重性惊人。我国是一个多山国家，滑坡频繁，给工农业生产以及人民生活造成巨大损失，有的甚至是毁灭性的灾难。滑坡研究一直是灾害领域的研究重点，而降雨是诱发滑坡的主要因素之一。深入研究降雨条件下边坡失稳规律对滑坡灾害预测和防治具有重要的理论意义和工程实用价值。而室外现场试验通常受场地、天气条件以及人为因素等影响，成本较大且费时较长；室内边坡模型试验具有成本低和易操作性等优点，是揭示滑坡形成机理及规律的重要方法，可直观的观测到边坡变形破坏过程，为滑坡研究提供了重要依据。目前，国内外降雨滑坡模型装置功能比较单一，大多数装置无法实现多种因素对边坡稳定的影响。在对现有的边坡降雨模型进行破坏试验时，所考虑的外部影响因素并不全面，其忽略了自然界中边坡由于侧向荷载产生的侧向位移。而忽略了侧向位移的降雨边坡模型试验，所得出的试验数据是不全面的，因为边坡的稳定性必然受到侧向位移的影响。因此，有必要将产生的侧向位移考虑到边坡模型试验中，以提高边坡稳定性研究的可靠性。在对单一的加载试验装置的改进实践过程中，也出现了一些实现侧向加载的设计，但大多都是对模型边坡一侧土体采用整体均匀加载而使边坡产生相同的变形位移，不符合边坡变形的实际情况。对于边坡降雨试验，虽然已有一些人工模拟降雨系统，但存在支架固定难以调节、动能与天然降雨差异大和降雨强度不易调控等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决目前边坡降雨模型试验中外部影响因素单一、模拟不符合边坡实际变形特征、支架固定难以调节、动能与实际降雨差异大以及降雨强度不易调控等问题。为此，本专利技术提供了一种侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验装置，包括模型箱，模型箱是由侧板、正面板、挡板和背面板首尾相接围绕成的立方箱体，模型箱的底部是底板，顶部敞口，还包括降雨模拟系统和侧向非均匀加载系统，降雨模拟系统安装在模型箱的顶部，侧向非均匀加载系统由位于模型箱外的液压设备、油缸支座以及位于模型箱内的压板组成，液压设备通过压力胶管与油缸支座连接，油缸支座安装在侧板的外壁上，油缸支座上的活塞穿过侧板伸入模型箱内与压板的上端铰接，压板的下端与连杆支座铰接，连杆支座安装在侧板的下端，连杆支座和活塞均与压板的同一面铰接并牵拉压板，使压板面向挡板呈倾斜状置于模型箱内，压板与挡板相对的一面均匀间隔固定有多个电阻式微型土压力计，电阻式微型土压力计连接着电阻应变测试仪。所述底板上焊接着立方形的金属框架，侧板、正面板、挡板和背面板固定贴合在金属框架的四个面，四个板与金属框架之间的缝隙采用密封胶填充，正面板和背面板之间设有竖向支撑，竖向支撑焊接在金属框架上，所述正面板采用钢化玻璃制成，在正面板上设有坐标网格。所述降雨模拟系统包括槽钢、降雨支架、供水管路、水箱、电磁管路开关、稳压器、水表以及电动流量调节阀；槽钢通过螺栓固定扣在金属框架的顶部，降雨支架焊接在槽钢的背面，供水管路固定设置在降雨支架顶部，供水管路上等间距开设有若干个喷孔，供水管路的末端连接着水泵，水泵伸入水箱内，电磁管路开关、稳压器、水表以及电动流量调节阀依次串接在供水管路上，电磁管路开关设在靠近水泵一端。所述液压设备包括油箱和安装在油缸支座上的油缸，油缸通过压力胶管连接着方向控制阀，方向控制阀和油箱之间设有两条管线，分别是进油管线和回油管线，进油管线上依次串接着粗滤油器、油泵、单向阀、压力表，粗滤油器安装在油箱的出口，单向阀安装在油泵出口，油泵还连接着电动机，回油管线上串接着滤油器，滤油器的入口与进油管线之间连接有溢流阀。所述降雨支架是由多根竖直方钢和多根水平方钢通过螺栓连接组成，其中竖直方钢成对且垂直焊接在槽钢的背面，且每一根竖直方钢沿其长度方向开设有多个小孔，水平方钢插接在每一对竖直方钢上的小孔内，供水管路固定在水平方钢上。所述模型箱的底板上安装有万向轮，底板上还开设有排水孔，排水孔连接有排水管，排水管内安装滤网，排水管的末端安装排水开关。所述压板与侧板、正面板和背面板接触处均设有密封圈。一种侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验方法，首先将边坡模型置于模型箱内，开启电磁管路开关，通过电动流量调节阀调节控制降雨量，开设降雨试验；然后开启电动机，通过压板对边坡模型进行侧向非均匀加载，电阻式微型土压力计采集压力并将压力数据传输给电阻应变测试仪，降雨试验结束，关闭电磁管路开关；最后打开排水开关，排出模型箱内的积水。本专利技术的有益效果：1.本专利技术装置操作简单，功能齐全，能够模拟侧向非均匀加载条件下的降雨边坡模型试验，外部影响因素考虑全面，有效地提高了边坡稳定性研究的可靠性。2.本专利技术中侧向非均匀加载方式实现了边坡变形过程中上部位移大、下部位移小的特点，较真实地模拟了边坡的实际变形特征，解决了以往整体均匀加载中边坡变形不符合实际的问题。3.本专利技术降雨支架采用可调高度式设计，在不同降雨类型条件下，能保证模拟雨滴速度与天然降雨雨滴速度相一致，能较好的模拟天然降雨，能满足不同高度和不同坡度边坡模型的降雨边坡模型试验。4.本专利技术采用电动流量调节阀的设计，能快速调节降雨强度，且简单方便。降雨系统采用管网式设计，在降雨高度不变时，降雨动能与降雨强度有着很好的线性相关关系，降雨动能与天然降雨接近。相比喷嘴式设计，操作和运行简便。5.本专利技术中侧向非均匀加载采用液压系统控制，压板加载速度通过溢流阀调节，操作简便且压力值稳定。6.本专利技术中模型箱装有钢化玻璃透明的正面板，正面板上设置有坐标网格，在降雨滑坡试验过程中，能够以坐标网格为参照，准确观测边坡变形破坏过程，记录边坡位移、降雨入渗深度及滑动面位置。7.本专利技术中降雨支架采用螺栓连接的设计，有利于降雨支架设备的组装、拆卸与运输。8.本专利技术模型箱主体采用焊接处理，强度高，并能有效地防止渗水。9.本专利技术模型箱底部装有万向轮，便于移动。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型试验装置的主视图。图2是侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型试验装置的右视图。图3是侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型试验装置的俯视图。图4是液压设备结构示意图。图5是降雨系统结构示意图。图6是降雨支架竖直方钢示意图。附图标记说明：1、模型箱；2、压板；3、密封圈；4、连杆支座；5、液压设备；6、油缸支座；7、竖向支撑；8、万向轮；9、滤网；10、排水开关；11、正面板；12、金属框架；13、坐标网格；14、进油管线；15、槽钢；16、降雨支架；17、回油管线；18、供水管路；19、挡板；20、电阻式微型土压力计；21、背面板；22、侧板；23、电阻应变测试仪；24、底板；25、排水孔；26、粗滤油器；27、油泵；28、油箱；29、电动机；30、单向阀；31、滤油器；32、溢流阀；33、压力表；34、方向控制阀；35、压力胶管；36、油缸；37、活塞；38、喷孔；39、水泵；40、水箱；41、电磁管路开关；42、稳压器；43、水表；44、电动流量调节阀；45、边坡模型。具体实施方式实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验装置，包括模型箱（1），模型箱（1）是由侧板（22）、正面板（11）、挡板（19）和背面板（21）首尾相接围绕成的立方箱体，模型箱（1）的底部是底板（24），顶部敞口，其特征在于：还包括降雨模拟系统和侧向非均匀加载系统，降雨模拟系统安装在模型箱（1）的顶部，侧向非均匀加载系统由位于模型箱（1）外的液压设备（5）、油缸支座（6）以及位于模型箱（1）内的压板（2）组成，液压设备（5）通过压力胶管（35）与油缸支座（6）连接，油缸支座（6）安装在侧板（22）的外壁上，油缸支座（6）上的活塞（37）穿过侧板（22）伸入模型箱（1）内与压板（2）的上端铰接，压板（2）的下端与连杆支座（4）铰接，连杆支座（4）安装在侧板（22）的下端，连杆支座（4）和活塞（37）均与压板（2）的同一面铰接并牵拉压板（2），使压板（2）面向挡板（19）呈倾斜状置于模型箱（1）内，压板（2）与挡板（19）相对的一面均匀间隔固定有多个电阻式微型土压力计（20），电阻式微型土压力计（20）连接着电阻应变测试仪（23）。

【技术特征摘要】
1.一种侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验装置，包括模型箱（1），模型箱（1）是由侧板（22）、正面板（11）、挡板（19）和背面板（21）首尾相接围绕成的立方箱体，模型箱（1）的底部是底板（24），顶部敞口，其特征在于：还包括降雨模拟系统和侧向非均匀加载系统，降雨模拟系统安装在模型箱（1）的顶部，侧向非均匀加载系统由位于模型箱（1）外的液压设备（5）、油缸支座（6）以及位于模型箱（1）内的压板（2）组成，液压设备（5）通过压力胶管（35）与油缸支座（6）连接，油缸支座（6）安装在侧板（22）的外壁上，油缸支座（6）上的活塞（37）穿过侧板（22）伸入模型箱（1）内与压板（2）的上端铰接，压板（2）的下端与连杆支座（4）铰接，连杆支座（4）安装在侧板（22）的下端，连杆支座（4）和活塞（37）均与压板（2）的同一面铰接并牵拉压板（2），使压板（2）面向挡板（19）呈倾斜状置于模型箱（1）内，压板（2）与挡板（19）相对的一面均匀间隔固定有多个电阻式微型土压力计（20），电阻式微型土压力计（20）连接着电阻应变测试仪（23）。2.如权利要求1所述的侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验装置，其特征在于：所述底板（24）上焊接着立方形的金属框架（12），侧板（22）、正面板（11）、挡板（19）和背面板（21）固定贴合在金属框架（12）的四个面，四个板与金属框架（12）之间的缝隙采用密封胶填充，正面板（11）和背面板（21）之间设有竖向支撑（7），竖向支撑（7）焊接在金属框架（12）上，所述正面板（11）采用钢化玻璃制成，在正面板（11）上设有坐标网格（13）。3.如权利要求2所述的侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验装置，其特征在于：所述降雨模拟系统包括槽钢（15）、降雨支架（16）、供水管路（18）、水箱（40）、电磁管路开关（41）、稳压器（42）、水表（43）以及电动流量调节阀（44）；槽钢（15）通过螺栓固定扣在金属框架（12）的顶部，降雨支架（16）焊接在槽钢（15）的背面，供水管路（18）固定设置在降雨支架（16）顶部，供水管路（18）上等间距开设有若干个喷孔（38），供水管路（18）的末端连接着水泵（39），水泵（39）伸入水箱（40）内，电磁管路开关（4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王治军，潘俊义，朱桥川，苏健，周鹏，刘加文，杨鹏，赵胜杰，李荣建，张真，
申请(专利权)人：西安长庆科技工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61