本发明专利技术提供一种边坡模型试验加载装置及其测量方法，包括承压系统和传压系统；所述承压系统包括承压板，所述承压板顶面安装多个滚轮，底面固定实心方形柱；所述传压系统包括传压板，传压板顶面固定空心方形柱，实心方形柱插入空心方形柱内部，通过螺钉固定。在边坡模型滑动过程中，边坡模型与本发明专利技术装置构成的整体，受到的摩擦力为施压机构对本发明专利技术装置施加的摩擦力以及滚轮内部摩擦力。施压机构与装置之间的摩擦为滚动摩擦，其摩擦力大小由滚动摩擦力计算公式进行计算。滚轮内部摩擦力大小参考深沟球滚动轴承标准摩擦系数与施压机构施加压力大小进行计算。本发明专利技术装置的高度可调节，可满足不同型号模型试验的要求。可满足不同型号模型试验的要求。可满足不同型号模型试验的要求。
【技术实现步骤摘要】
一种边坡模型试验加载装置及其测量方法
[0001]本专利技术属于边坡模型试验
，尤其涉及一种边坡模型试验加载装置及其测量方法。
技术介绍
[0002]在各类自然灾害中，滑坡属于其中巨大的地质灾害，滑坡的发生往往给工程以及人民生命财产安全带来巨大损失。按照《工程地质手册》中的滑坡分类，滑坡分类类型多达七种，顺层滑坡属于其中之一。软弱结构面(软弱夹层)的存在往往是诱发顺层滑坡发生的主要因素，因此针对含有软弱结构面(软弱夹层)的边坡稳定性的研究成为一个十分重要的课题。
[0003]滑坡机理的研究主要有现场勘察与测试，理论分析与数值模拟以及物理模型试验等方法，其中物理模型试验作为一种形象、直观、准确的物理研究手段，在揭示滑坡演化规律与失稳机制等方面得到了广泛应用。滑坡模型试验的理论基础为相似理论，并根据相似理论所确定的相似判据制作模型，将测试结果按照相似判据反推到原型滑坡，揭示其机制、指导其防治与预测预报。
[0004]传统的岩质滑坡的物理模型试验中，通常会通过施压机构逐级加载促进模型试样破坏的方式来模拟边坡的失稳过程。加载方式往往是在边坡模型底部放置在固定支撑面上(或者是边坡模型放置于模型箱中，再将模型箱放置在固定支撑面上)的基础上，施压机构直接接触边坡模型顶部并逐渐向下移动进行轴向加载。在研究含有软弱夹层的边坡失稳时，总是希望通过施压机构进行轴向加载后，边坡模型会沿着预制的软弱夹层向临空面发生破坏，也就是滑坡沿着预制的软弱结构面向临空面发生滑动，在这一过程中边坡模型既发生了竖直方向的位移又发生了水平方向的位移。但是由于边坡模型的顶部与底部均受到限制，被紧紧夹住，边坡模型顶部与施压机构之间产生非常大的摩擦力，边坡模型想要发生水平位移就必须克服摩擦力。这种现象导致的后果有以下几点：
[0005]1.实验测得的边坡模型发生滑动失稳所需施加的压力远远大于真实值。
[0006]2.边坡模型还未发生滑动破坏就在巨大的压力下发生了侧向膨胀破坏。
[0007]3.边坡模型在加载状态下发生了滑动，但由于边坡模型顶部受到巨大摩擦力的影响，边坡模型在发生滑动的同时也发生了转动。具体表现为边坡模型顶部靠近临空面的一端仍接触施压机构，但边坡模型顶部远离临空面的一端已经与施压机构脱离，边坡整体处于不稳定状态。当出现这种现象时，边坡模型将进行应力调整，使得边坡模型顶部恢复水平，继续完全与施压机构接触。这就导致试验测得的数据中有多处不连续现象，具体表现为试验所得图像中的曲线在多处发生骤降后缓慢抬升。
[0008]在边坡加载试验中，由泊松定理可知边坡模型在受压后会发生侧向膨胀。为控制边坡模型侧向膨胀对试验的影响，常常将边坡模型放置在宽度与边坡模型宽度大致相等的模型箱中，以限制边坡模型的侧向膨胀。对于小型边坡模型试验来说，边坡和模型箱的尺寸较小，施压机构的加载面较大，施压机构往往无法伸入模型箱中对边坡模型进行加压。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的是提供一种边坡模型试验加载装置及其测量方法，满足加压后边坡产生稳定滑动的要求。本专利技术提出的一种计算施压机构与边坡模型间摩擦力大小的方法可用于试验中进行估算，提高试验精度。同时本专利技术可解决小型边坡模型试验中施压机构无法伸入模型箱的问题。
[0010]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种边坡模型试验加载装置，采用如下技术方案：
[0011]一种边坡模型试验加载装置，包括承压系统和传压系统；
[0012]所述承压系统包括承压板，所述承压板顶面安装多个滚轮，底面在靠近四个顶角处分别焊接四根实心方形柱；
[0013]所述传压系统包括传压板，所述传压板顶面在靠近四个顶角处分别焊接四根空心方形柱。将承压系统四根实心方形柱插入传压系统四根空心方形柱内部，通过螺钉将所述实心方形柱与所述空心方形柱固定在一起。
[0014]施压机构直接接触所述承压系统的滚轮，所述传压板直接接触边坡模型顶部，所述实心方形柱将压力由承压系统传递至传压系统，进而将压力传递至边坡模型上。
[0015]作为优选，所述承压系统包括承压板、三根轴棒、九个滚轮、六个一类螺帽，四根实心方形柱。
[0016]所述承压板具有一定厚度，横截面为矩形，所述承压板顶面有九个预制的凹槽，侧面有三条横贯左右侧面的通孔，每条通孔均穿过三个凹槽。
[0017]所述凹槽截面形状为上方矩形，下方是以矩形长边为直径的半圆，所述凹槽具有一定宽度，略大于滚轮，所述滚轮可放置在所述凹槽中。
[0018]作为优选，所述轴棒的轴棒中部为圆柱主体，圆柱主体长度与所述承压板长度相等，所述圆柱主体有矩形凸起。所述轴棒的轴棒端部为带有螺纹的圆柱形状，所述轴棒端部、圆柱主体中心轴位于同一水平线上。
[0019]所述承压板的通孔形状与所述轴棒的圆柱主体截面相同，所述通孔可供所述轴棒穿过。
[0020]作为优选，所述滚轮采用深沟球滚动轴承，包括内圈、外圈、支撑架与滚动体，所述滚动体为圆球钢珠，所述支撑架可将所述滚动体固定在所述内、外圈之间。所述深沟球滚动轴承内圈有矩形凹陷，所述矩形凹陷与所述轴棒的矩形凸起相咬合。
[0021]所述滚轮置于所述凹槽内，由所述轴棒穿过所述通孔及所述滚轮固定，所述轴棒的两端通过所述一类螺帽固定在所述承压板上。所述轴棒穿过所述滚轮后，所述滚轮内圈无法转动，所述滚轮外圈可绕轴棒转动。
[0022]作为优选，所述四根实心方形柱焊接在所述承压板底面靠近四个顶角处，所述实心方形柱的侧面有一列均匀分布的一号圆形通孔。
[0023]作为优选，所述实心方形柱侧面均匀分布的一号圆形通孔有五个。
[0024]作为优选，所述传压板具有一定厚度，横截面为矩形。所述四根空心方形柱焊接在所述传压板顶面靠近四个顶角处。所述空心方形柱具有一定厚度，内部大小与所述实心方形柱相同，所述四根实心方形柱可分别插进所述四根空心方形柱内。
[0025]作为优选，所述四根空心方形柱侧面有一列均匀分布的二号圆形通孔，所述二号
圆形通孔的大小、数量及相对位置与所述实心方形柱侧面的一号圆形通孔相同。
[0026]作为优选，所述承压系统上的四根实心方形柱插进所述传压系统上的四根空心方形柱后，调整所述实心方形柱的上下位置使所述实心方形柱侧面的一号圆形通孔与所述空心方形柱侧面的二号圆形通孔对齐，用螺钉穿过圆形通孔并由二类螺帽紧固。调节所述实心方形柱与所述空心方形柱对齐的圆形通孔数量，可调节高度。
[0027]作为优选，所述施压机构接触所述滚轮对所述承压系统进行加压，所述传压板接触边坡模型顶部，所述滚轮通过所述轴棒将压力传递至所述承压板上，所述承压板通过所述方形柱将压力传递至所述传压板上，进而将压力传递至边坡模型上。
[0028]作为优选，所述边坡模型至少由两块模型试块垛堞起来，两块模型试块为上层边坡试块、下层边坡试块，两块模型试块接触面由黏土等材料黏结用来模拟软弱结构面。
[0029]作为优选，所述边坡模型纵截面为直角梯形，边坡模型本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种边坡模型试验加载装置，其特征在于，包括承压系统和传压系统；所述承压系统包括承压板(6)，所述承压板(6)顶面安装多个滚轮(7)，底面固定多根实心方形柱(10)；所述传压系统包括传压板(12)，所述传压板(12)顶面固定多根空心方形柱(11)；承压系统的实心方形柱(10)插入传压系统的空心方形柱(11)内部，通过螺钉(13)将所述实心方形柱(10)与所述空心方形柱(11)固定在一起。2.根据权利要求1所述的一种边坡模型试验加载装置，其特征在于，所述承压系统的承压板(6)顶面有多个预制的凹槽，侧面有多条横贯左右侧面的通孔，每条通孔均穿过在一条线上的凹槽；所述凹槽截面形状为上方矩形，下方是以矩形长边为直径的半圆，所述滚轮(7)放置在所述凹槽中；所述承压系统还包括轴棒(8)，所述轴棒(8)中部为圆柱主体(19)，长度与所述承压板(6)长度相等，所述圆柱主体(19)前后均有矩形凸起(18)；所述轴棒(8)的轴棒端部(17)带有螺纹，所述轴棒(8)的轴棒端部(17)、圆柱主体(19)中心轴位于同一水平线上；所述承压板(6)的通孔形状与所述轴棒(8)的圆柱主体(19)截面相同，所述通孔供所述轴棒(8)穿过；所述轴棒(8)穿过所述通孔及所述滚轮(7)，并与滚轮(7)固定，所述轴棒(8)的两端通过所述一类螺帽(9)固定在所述承压板(6)上。3.根据权利要求2所述的一种边坡模型试验加载装置，其特征在于，所述滚轮(7)为深沟球滚动轴承，包括内圈(22)、外圈(20)、支撑架与滚动体...
【专利技术属性】
技术研发人员：李海波，汪国维，代威，周家文，杨兴国，蒋楠，胡宇翔，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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