一种岩质边坡崩塌物理实验模型及方法技术

本发明专利技术提供一种岩质边坡崩塌物理实验模型及方法，在基础岩质边坡崩塌物理模型实验的基础上，通过相似理论进行相似比计算，制作锚杆模型以及锚网组件，岩质边坡主体主要用单元板进行堆砌制作。通过单元板形成岩质边坡的节理化现象；配套制作了高精度的应力监测单元进行锚杆模型轴力值监测，该应力监测单元能实时监测锚杆轴力变化，监测原理和工程应用上的NPR锚杆轴力监测设备相似，其监测数据能为工程实践提供一定的参考；为更全面获取岩质边坡在崩塌灾害发生时，各部分岩体的位移变化，在岩质边坡模拟模块正侧面采用形变监测单元进行监测，通过散斑技术得出实验表面的应变位移数据。数据。数据。

【技术实现步骤摘要】
一种岩质边坡崩塌物理实验模型及方法


[0001]本专利技术属于岩质边坡崩塌实验
，具体涉及一种岩质边坡崩塌物理实验模型及方法。

技术介绍

[0002]在我国岩质边坡崩塌灾害是一种高频地质灾害，岩质边坡致灾过程极短，且对灾区人民的生命财产安全造成巨大威胁。而对岩质边坡崩塌灾害的资料多是在发生灾变后才去现场进行采集，而灾变过程的各项参数很难获取，这也对研究岩质边坡致灾机理与监测预报研究带来了极大困难。而物理模型试验在一定程度上能还原岩质边坡灾变的过程，还能够通过对模型受力的关键部位进行物理力学参量的监测，有助于研究岩质边坡崩塌灾害。现阶段崩塌物理模型试验多为岩体崩塌破坏机理研究，单一研究崩塌灾害的破坏机理，没有能够深入研究崩塌灾害支护加固与监测预警系统相结合的物理实验模型。
[0003]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服上述现有技术中现有物理实验模型的不足，提供一种能够深入研究崩塌灾害支护加固与监测预警系统相结合物理实验模型。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种岩质边坡崩塌物理实验模型，所述物理实验模型包括：
[0007]岩质边坡模拟模块，通过相似模型试验对拟模拟岩质边坡进行模拟，其中，所述岩质边坡模拟模块由多个单元板堆砌组成，以对拟模拟岩质边坡的节理化现象进行模拟；
[0008]柔性护坡模拟模块，包括锚杆模型和锚网组件，多个所述锚杆模型将所述锚网组件固定在所述岩质边坡模拟模块的实验表面上，以对拟模拟岩质边坡的支护体系进行模拟；
[0009]监测模块，所述监测模块包括：
[0010]应力监测单元，设置于所述锚杆模型上，以对所述锚杆模型的轴力值进行实时监测；
[0011]形变监测单元，对所述岩质边坡模拟模块实验表面的实验表面进行应变位移监测。
[0012]如上所述的岩质边坡崩塌物理实验模型，作为优选地，所述锚网组件是由多个锚网单元相互连接形成的网状体，其中，所述锚网单元为金属丝，中部设有可形变的形变部，以通过形变部的形变模拟支护体系对拟模拟岩质边坡崩塌所产生冲击力的吸收。
[0013]如上所述的岩质边坡崩塌物理实验模型，更进一步地，所述形变部为所述金属丝卷绕所形成的螺旋结构。
[0014]如上所述的岩质边坡崩塌物理实验模型，作为优选地，所述单元板至少包括第一单元板和第二单元板，其中，所述第一单元板通过堆砌形成所述岩质边坡模拟模块的主体
部，以对拟模拟岩质边坡节理化现象进行模拟；
[0015]所述第二单元板在所述岩质边坡模拟模块的坡面裂隙岩体区域堆砌，以对拟模拟岩质边坡的节理密集区进行模拟。
[0016]如上所述的岩质边坡崩塌物理实验模型，更进一步地，所述压力监测模块为锚杆轴力计。
[0017]如上所述的岩质边坡崩塌物理实验模型，作为优选地，所述形变监测单元为数字摄影测量软件系统，至少包括CCD相机和图像分析系统，所述CCD相机以非接触的方式对所述岩质边坡模拟模块的实验表面进行图像采集，图像分析系统对所述图像采集信息进行分析处理，以获得所述岩质边坡模拟模块实验表面的应变位移数据并输出。
[0018]一种岩质边坡崩塌物理实验方法，包括如下步骤：
[0019]步骤1，岩质边坡模拟模块搭建，通过相似模型试验对拟模拟岩质边坡进行模拟，其中，所述岩质边坡模拟模块由多个单元板堆砌组成，以对拟模拟岩质边坡的节理化现象进行模拟；
[0020]步骤2，柔性护坡模拟模块建立，包括锚杆模型和锚网组件，多个所述锚杆模型将所述锚网组件固定在所述岩质边坡模拟模块的实验表面上，以对拟模拟岩质边坡的支护体系进行模拟；
[0021]步骤3，监测模块安装，所述监测模块包括：应力监测单元，设置于所述锚杆模型上，以对所述锚杆模型的轴力值进行应变位移监测；
[0022]形变监测单元，对所述岩质边坡模拟模块实验表面进行应变位移监测。
[0023]如上所述的岩质边坡崩塌物理实验方法，作为优选地，在所述步骤3之后实施步骤4；
[0024]步骤4，地应力场模拟，沿所述岩质边坡模拟模块实验表面的周向进行多级压力加载，以使所述岩质边坡模拟模块形成崩塌模拟。
[0025]如上所述的岩质边坡崩塌物理实验方法，作为优选地，所在所述步骤4之后实施步骤5；
[0026]步骤5，通过监测模块获取崩塌模拟过程中所述实验表面应变位移数据和所述轴力值动态变化；
[0027]其中，所述形变监测单元为数字摄影测量软件系统，至少包括CCD相机和图像分析系统，所述CCD相机以非接触的方式对所述岩质边坡模拟模块的实验表面进行图像采集，图像分析系统对所述图像采集信息进行分析处理，以获得所述岩质边坡模拟模块实验表面的应变位移数据并输出。
[0028]如上所述的岩质边坡崩塌物理实验方法，作为优选地，步骤1中，所述单元板至少包括第一单元板和第二单元板，其中，所述第一单元板通过堆砌形成所述岩质边坡模拟模块的主体部，以对拟模拟岩质边坡节理化现象进行模拟；
[0029]所述第二单元板在所述岩质边坡模拟模块的坡面裂隙岩体区域堆砌，以对拟模拟岩质边坡的节理密集区进行模拟；
[0030]其中，
[0031]所述单元板的制作原料包括重晶石粉、细河沙、石膏粉和水，其具体制作步骤为：
[0032]配比称重：通过相似理论对应得出所述单元板模拟强度，基于所述单元板的模拟
强度计算所述制作原料的配比关系，并对各制作原料进行量取；
[0033]搅拌：将量取后的制作原料进行混合，并通过手持搅拌机进行充分搅拌；
[0034]浇筑：将搅拌均匀后的浆液倒入经过刷油的单元板模具内，通过适当振捣使浆液水平；
[0035]刮平：将浆液与空气接触面进行刮平；
[0036]脱模：待单元板初凝后开始脱模，脱模后的模具进行下一轮的单元板制作；
[0037]晾晒：脱模后的单元板晾晒，使强度达到设计值。
[0038]与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：
[0039]为了研究在采用NPR锚杆支护体系后岩质边坡崩塌的灾变模式以及预警准则判定，在基础岩质边坡崩塌物理模型实验的基础上，通过相似理论进行相似比计算，制作锚杆模型以及锚网组件，岩质边坡模拟模块的主体由单元板进行堆砌制作，通过单元板形成岩质边坡的节理化现象。
[0040]相对应的，配套制作了高精度的应力监测单元进行锚杆模型轴力值监测，该应力监测单元能实时监测锚杆轴力变化，其监测数据能为工程实践提供一定的参考。为更全面获取岩质边坡在崩塌灾害发生时，各部分岩体的应变位移数据；在岩质边坡模拟模块正侧面采用形变监测单元进行图像采集，通过散斑技术得出实验表面的应变位移数据，可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
附图说明
[0041]构成本申请的一部分的说明书本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩质边坡崩塌物理实验模型，其特征在于，所述物理实验模型包括：岩质边坡模拟模块，通过相似模型试验对拟模拟岩质边坡进行模拟，其中，所述岩质边坡模拟模块由多个单元板堆砌组成，以对拟模拟岩质边坡的节理化现象进行模拟；柔性护坡模拟模块，包括锚杆模型和锚网组件，多个所述锚杆模型将所述锚网组件固定在所述岩质边坡模拟模块的实验表面上，以对拟模拟岩质边坡的支护体系进行模拟；监测模块，所述监测模块包括应力监测单元和形变监测单元；应力监测单元，设置于所述锚杆模型上，以对所述锚杆模型的轴力值进行实时监测；形变监测单元，对所述岩质边坡模拟模块实验表面的进行应变位移监测。2.根据权利要求1所述的岩质边坡崩塌物理实验模型，其特征在于，所述锚网组件是由多个锚网单元相互连接形成的网状体，其中，所述锚网单元为金属丝，中部设有可形变的形变部，以通过形变部的形变模拟支护体系对拟模拟岩质边坡崩塌所产生冲击力的吸收。3.根据权利要求2所述的岩质边坡崩塌物理实验模型，其特征在于，所述形变部为所述金属丝卷绕所形成的螺旋结构。4.根据权利要求1所述的岩质边坡崩塌物理实验模型，其特征在于，所述单元板至少包括第一单元板和第二单元板，其中，所述第一单元板通过堆砌形成所述岩质边坡模拟模块的主体部，以对拟模拟岩质边坡节理化现象进行模拟；所述第二单元板在所述岩质边坡模拟模块的坡面裂隙岩体区域堆砌，以对拟模拟岩质边坡的节理密集区进行模拟。5.根据权利要求1所述的岩质边坡崩塌物理实验模型，其特征在于，所述压力监测模块为锚杆轴力计。6.根据权利要求1-5任一所述的岩质边坡崩塌物理实验模型，其特征在于，所述形变监测单元为数字摄影测量软件系统，至少包括CCD相机和图像分析系统，所述CCD相机以非接触的方式对所述岩质边坡模拟模块的实验表面进行图像采集，图像分析系统对所述图像采集信息进行分析处理，以获得所述岩质边坡...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶志刚，罗森林，邓飞，张同星，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：