本发明专利技术公开了一种地下水影响含断层边坡相似实验装置及模型建立方法，包括试渗系统以及试验台系统；试验台系统包括试验台体，试验台体呈凵字形设置有一块底板以及正对设置于底板两侧边的进水板以及排水板，进水板上设置有进水孔，排水板上设置有排水孔，进水孔与供水管连通设置；底板上位于进水板与排水板之间设置有边坡断层模型，边坡断层模型包括沿进水板至排水板方向设置的斜坡段、断层段以及水平段，边坡断层模型中设置有检测传感器组件。本发明专利技术可模拟地下水影响含断层边坡的变形特征，使此类边坡问题的研究直观、简便、经济、快速、准确。准确。准确。
【技术实现步骤摘要】
一种地下水影响含断层边坡相似实验装置及模型建立方法
[0001]本专利技术涉及断层边坡模型
，尤其涉及一种地下水影响含断层边坡相似实验装置及模型建立方法。
技术介绍
[0002]关于边坡稳定性的研究较多的集中在仅考虑断层相关参数或地下水渗流作用，断层和地下水耦合作用于坡体的研究相对较少，而断层和地下水均是控制边坡稳定的重要因素，且断层和地下水耦合作用的边坡普遍存在于露天矿山。这种情况下不仅地下水会改变断层充填介质物理力学性质，使断层活化，同时断层也会影响地下水的渗流特性，其相互作用机理非常复杂，目前此类问题的研究手段主要为数值模拟和理论分析。
[0003]现有技术通过对研究区域边坡开展工程地质勘察及二维地震地球物理勘察，探明断层产状及地下水赋存状态，开展抽水试验计算分析得到渗流参数，基于地质体构造理论中断层的形成力学机制及地下水对断层的活化作用，建立数值模型，考虑断层构造应力及摩尔库伦准则，研究渗流作用下断层边坡变形破坏。而现场开展的相关测试研究需要较多的人力、物力，工作量大、耗费时间长，同时，不能直观地了解坡体的应力变化和破坏过程以及内部状态，观察还常常受到生产工作的制约甚至影响生产。同时理论分析和数值模拟等手段还由于其自身的使用性，相关条件与现场地质条件的接近程度等导致其结果与现实工程相差较大。
[0004]因此需要提出一种利用与原本边坡情况相似的模型，用于对此类边坡稳定性的研究，从而减少人力物理的投入，并且能够更加直观准确的对边坡稳定性进行研究。
技术实现思路
[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提出了一种地下水影响含断层边坡相似实验装置，包括试渗系统以及试验台系统；
[0007]所述试渗系统包括氮气罐以及水罐，所述氮气罐与所述水罐连通设置，且所述水罐上联通是设置有供水管；
[0008]所述试验台系统包括试验台体，所述试验台体呈凵字形设置有一块底板以及正对设置于所述底板两侧边的进水板以及排水板，所述进水板上设置有进水孔，所述排水板上设置有排水孔，所述进水孔与所述供水管连通设置；所述底板上位于进水板与排水板之间设置有边坡断层模型，所述边坡断层模型包括沿进水板至排水板方向设置的斜坡段、断层段以及水平段，所述边坡断层模型中设置有检测传感器组件。
[0009]本专利技术可模拟地下水影响含断层边坡的变形特征。使此类边坡问题的研究直观、简便、经济、快速、准确，而且能够根据需要，通过固定某些参数，调整地下水渗流条件，改变断层充填材料及比例来调整断层相关参数，从而模拟研究不同工况下边坡变形规律。
[0010]可选地，所述氮气罐与所述水罐顶端连通设置有供气管，所述供水管设置于所述
水罐底端，所述供气管上设置有解压阀，所述供水管上设置有水压及流量传感器。
[0011]进一步地，所述进水孔沿所述进水板高度方向设置有多个，所述排水孔沿所述排水板高度方向设置有若干个，所述进水孔朝向所述试渗系统方向的端部均可拆卸设置有封堵件。
[0012]进一步地，所述试验台系统还包括垂直设置于所述进水板与所述排水板边侧的两个挡板组件，所述挡板组件包括多个单元挡板，每个所述单元挡板均与所述排水板以及所述进水板可拆卸连接设置。
[0013]进一步地，所述边坡断层模型垂直于进水板以及排水板的端面上均设置有散斑涂层，所述散斑涂层外设置有隔水涂层。
[0014]进一步地，所述传感器组件包括在斜坡段中设置的压力传感器，以及在所述水平段中设置的地下水渗流传感器。
[0015]进一步地，所述边坡断层模型中设置有若干弱面层，所述弱面层采用云母粉材料制成。
[0016]本专利技术还提供一种地下水影响含断层边坡相似实验模型的建立方法，包括以下步骤：
[0017]S1、确定基础模型，选取现场边坡工程地质模型作为基础模型，并对该基础模型进行现场勘查，确定基础模型的岩层空间结构，并确定基础模型各个部分的位置、尺寸以及岩体力学参数；
[0018]S2、边坡断层模型参数计算，以S1中对基础模型各个部分的位置、尺寸以及岩体力学参数为依据，根据相似三定理，计算边坡断层模型对应物理尺寸参数、位置以及岩体力学参数；
[0019]S3、选取模型材料，选用骨料和胶结料作为模型制作材料，且根据基础模型的地质结构，在该模型的弱面位置选用云母粉作为弱面的制作材料；
[0020]S4、制作模型，布置试验台系统，依据S2中的参数计算结果以及对各个模型各个部分位置的确定结果，在试验台系统中布置对应模型；
[0021]S5、模型渗流设置，将S4中建立好边坡断层模型的试验台系统连接试渗系统，根据基础模型中地下水流量、水压、水位标高进行相似模拟，调整试渗系统的流量、水压以及注水位置。
[0022]优选地，所述S3中，骨料包括河砂、重晶石和云母粉，所述胶结料包括石膏、凡士林、水泥、石灰和高岭土。
[0023]进一步地，所述S4中，包括以下步骤：
[0024]S41、确定断层在边坡中的相对位置以及断层尺寸；
[0025]S42、采用夯实填筑法对不同层面模型进行累加，自下而上依次安装单元挡板进行模型铺设，完成当前单元挡板对应层的模型铺设后，安装上方相邻单元挡板进行上方相邻层模型的铺设，夯实每层材料；
[0026]S43、在断层位置按照断层宽度用相应宽度的模板支撑模型材料；
[0027]S44、在模型需检测位置布设压力传感器以及在模型端面上设置散斑位移检测点；
[0028]S45、自然养护10
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15天，待模型干燥、定型后拆除挡板及木板，在断层中填充材料，并在断层两端开口位置处于进行密封处理。
[0029]进一步地，所述S42中，按照相似材料模拟配比要求进行选材、试件加工和性能测试，且各分层之间均匀铺撒有云母粉。
[0030]进一步地，所述断层中填充材料选用不同粒径的砂子、石灰粉、云母粉以及滑石粉。
[0031]进一步地，所述S5中，包括以下步骤：
[0032]S51、试验台系统一侧沿竖直高度方向预留有多个进水孔，多个进水孔彼此彼此之间间距20mm，且在进水孔处预留有压力传感器安装槽，根据基础模型的水位标高，在边坡断层模型内相似后高度方向上选取对应进水孔用于注水；
[0033]S52、试渗系统中的氮气罐为水罐内供给压力，根据基础模型内水压、流量的数据，控制试渗系统对注水孔中进行相似水压、水流量的供给。
[0034]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0035]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0036]图1为根据本专利技术一种地下水影响含断层边坡相似实验装置的结构示意图；
[0037]图2是根据本专利技术一种地下水影响含断层边坡相似实验模型的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种地下水影响含断层边坡相似实验装置，其特征在于，包括试渗系统以及试验台系统；所述试渗系统包括氮气罐以及水罐，所述氮气罐与所述水罐连通设置，且所述水罐上联通是设置有供水管；所述试验台系统包括试验台体，所述试验台体呈凵字形设置有一块底板以及正对设置于所述底板两侧边的进水板以及排水板，所述进水板上设置有进水孔，所述排水板上设置有排水孔，所述进水孔与所述供水管连通设置；所述底板上位于进水板与排水板之间设置有边坡断层模型，所述边坡断层模型包括沿进水板至排水板方向设置的斜坡段、断层段以及水平段，所述边坡断层模型中设置有检测传感器组件。2.如权利要求1所述的一种地下水影响含断层边坡相似实验装置，其特征在于，所述氮气罐与所述水罐顶端连通设置有供气管，所述供水管设置于所述水罐底端，所述供气管上设置有解压阀，所述供水管上设置有水压及流量传感器。3.如权利要求1所述的一种地下水影响含断层边坡相似实验装置，其特征在于，所述进水孔沿所述进水板高度方向设置有多个，所述排水孔沿所述排水板高度方向设置有若干个，所述进水孔朝向所述试渗系统方向的端部均可拆卸设置有封堵件。4.如权利要求1所述的一种地下水影响含断层边坡相似实验装置，其特征在于，所述试验台系统还包括垂直设置于所述进水板与所述排水板边侧的两个挡板组件，所述挡板组件包括多个单元挡板，每个所述单元挡板均与所述排水板以及所述进水板可拆卸连接设置。5.如权利要求1所述的一种地下水影响含断层边坡相似实验装置，其特征在于，所述边坡断层模型垂直于进水板以及排水板的端面上均设置有散斑涂层，所述散斑涂层外设置有隔水涂层。6.如权利要求1所述的一种地下水影响含断层边坡相似实验装置，其特征在于，所述传感器组件包括在斜坡段中设置的压力传感器，以及在所述水平段中设置的地下水渗流传感器。7.如权利要求1所述的一种地下水影响含断层边坡相似实验装置，其特征在于，所述边坡断层模型中设置有若干弱面层，所述弱面层采用云母粉材料制成。8.一种地下水影响含断层边坡相似实验模型的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、确定基础模型，选取现场边坡工程地质模型作为基础模型，并对该基础模型进行现场勘查，确定基础模型的岩层空间结构，并确定基础模型各个部分的位置、尺寸以及岩体力学参数；S2、边坡断层模型参数计算，以S1中对基础模型各个部分的位置、尺寸以及岩体力学参数为依据，根据相似三定理，计算边坡断层模型对应物理尺寸参...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭夏飞，李伟，周游，艾畅，赵汝辉，闫杰，任鹏，王东宇，普少昌，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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