【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及大比例尺边坡模型试验，具体涉及一种实现近断层高陡边坡非一致地震激励耦合作用试验装置及方法。
技术介绍
1、在自然环境十分复杂的西部艰险山区，陆地交通基础设施具有巨大需求和发展空间的同时，也面临着来自恶劣环境更为严峻的技术挑战和安全考验。在如此复杂的自然环境下建造和运营铁路，需要解决一系列前所未有的理论难题和克服一系列技术困难。地震边坡灾害对基础设施产生重大冲击破坏，进而导致严重的人员伤亡和巨大的财产损失；同时，这些地震边坡灾害往往冲毁阻断交通生命线，加重次生灾害。由于近断层作用下地震波和传播介质非均匀性的影响，地震动具有显著的场效应特征，使得在同一次地震作用下高陡边坡各部分受到的地震动将有所不同，因此产生的破坏也有所差异，即非一致地震激励问题。近断层地震作用下边坡失稳机理研究是岩土工程防灾领域的重要科学问题，也具有明确的国家重大需求背景，对铁路等重大工程建设具有重要的现实意义。
2、试验是再现边坡地震响应的有效手段，特别是对考虑非一致激励下坡体结构的抗震设计方法。在室内进行大比例尺边坡模型模拟试验是解决滑坡灾害的一种行之有效的方法，由于受试验设备限制，较少开展非一致地震激励下高陡边坡地震响应的模拟试验。现有实验装置大多专注于边坡模型在单一影响下的失稳和变形特性，存在试验的边坡模型尺寸较小，台阵单一等缺点。导致缺乏准确模拟实际边坡工况的能力，对高陡边坡失稳的变形破坏机制认识不清，试验结果不够真实可靠。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点
2、本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：
3、一种实现近断层高陡边坡非一致地震激励耦合作用试验装置，包括振动台，振动台包括主台和副台，还包括第一主动箱、第二主动箱和加载系统，第一主动箱和第二主动箱相对设置且分别固定于主台和副台上，第一主动箱分为上下两层，第一主动箱下层与第二主动箱对接且相通，第一主动箱上层与第二主动箱相对的一端向外延伸形成坡体部，坡体部搭接于第二主动箱顶部且坡体部的底部与第二主动箱相通，加载系统通过振动台带动第一主动箱和第二主动箱运动。
4、进一步地，第一主动箱包括底板、前箱板、后箱板、侧箱板和坡面板，底板固定于主台上，前箱板和后箱板并行设于底板上，侧箱板和坡面板分别设于第一主动箱两端，坡面板通过角连接件与第一主动箱上层坡体部所在一端的前箱板、后箱板均连接，侧箱板通过角连接件与第一主动箱上下两层的前箱板、后箱板均连接。
5、进一步地，第二主动箱包括底板、前箱板、后箱板和侧箱板，底板固定于副台上，前箱板和后箱板并行设于底板上，侧箱板设于第二主动箱远离第一主动箱的一端，侧箱板通过角连接件与前箱板、后箱板均连接。
6、进一步地，底板顶面沿底板的宽度方向开设有t型槽，前箱板底部和后箱板底部均穿设有定位螺栓，定位螺栓的头部滑动设于t型槽内，定位螺栓的螺杆上设有锁紧螺母。
7、进一步地，加载系统包括垂直导向轴承、x向水平激励器和y向水平激励器，主台和副台底部均设有垂直导向轴承、x向水平激励器和y向水平激励器。
8、进一步地，本专利技术还提供了一种实现近断层高陡边坡非一致地震激励耦合作用试验方法，包括以下步骤：
9、s1、采用量纲分析法确定边坡模型的相似判据，包括模型试验相似材料配比及模型与原型的相似参数；
10、s2、对第一主动箱5和第二主动箱7进行组装，前箱板8、后箱板9、侧箱板10、底板6两两之间连接时通过螺栓连接，底板6通过螺栓固定在主台1和副台4上。
11、s3、向第一主动箱5和第二主动箱7中装填模型土体，在模型边坡土体中按照一个水平剖面和一个竖直剖面均布置加速度传感器，通过加载系统带动主台1和副台4运动，向第一主动箱5和第二主动箱7施加预定频率、振幅、时间的振动，在试验开始阶段以及2次不同输入之间，输入白噪声进行扫描，测试模型的初始动力特性及地震波输入后模型动力特性的变化，每完成一次输入后对模型边坡进行观测和记录；
12、s4、通过试验现象和监测数据分析边坡在近断层影响和非一致激励耦合作用下的失稳情况和变形特性。
13、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
14、1、本专利技术安装操作简便，耗时较短，节省人力，试验效率高，并且在加载系统和振动台的带动下，通过第一主动箱和第二主动箱可实现非一致激励，模拟边坡在近断层影响和非一致激励耦合作用下的失稳情况和变形特性，具有较高的仿真性和准确性。
15、2、本专利技术为地质灾害预防和边坡稳定性评估提供高度可控的试验环境，为工程设计和风险评估提供准确的数据支持，具有广泛的应用前景，在地质工程领域具有重要的科学价值和社会意义。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种实现近断层高陡边坡非一致地震激励耦合作用试验装置，包括振动台，振动台包括主台(1)和副台(4)，其特征在于：还包括第一主动箱(5)、第二主动箱(7)和加载系统，第一主动箱(5)和第二主动箱(7)相对设置且分别固定于主台(1)和副台(4)上，第一主动箱(5)分为上下两层，第一主动箱(5)下层与第二主动箱(7)对接且相通，第一主动箱(5)上层与第二主动箱(7)相对的一端向外延伸形成坡体部(12)，坡体部(12)搭接于第二主动箱(5)顶部且坡体部(12)的底部与第二主动箱(5)相通，加载系统通过振动台带动第一主动箱(5)和第二主动箱(7)运动。
2.根据权利要求1所述的实现近断层高陡边坡非一致地震激励耦合作用试验装置，其特征在于：第一主动箱(5)包括底板(6)、前箱板(8)、后箱板(9)、侧箱板(10)和坡面板(3)，底板(6)固定于主台(1)上，前箱板(8)和后箱板(9)并行设于底板(6)上，侧箱板(10)和坡面板(3)分别设于第一主动箱(5)两端，坡面板(3)通过角连接件与第一主动箱(5)上层坡体部(12)所在一端的前箱板(8)、后箱板(9)均连接，侧箱板(10
3.根据权利要求2所述的实现近断层高陡边坡非一致地震激励耦合作用试验装置，其特征在于：第二主动箱(7)包括底板(6)、前箱板(8)、后箱板(9)和侧箱板(10)，底板(6)固定于副台(1)上，前箱板(8)和后箱板(9)并行设于底板(6)上，侧箱板(10)设于第二主动箱(7)远离第一主动箱(5)的一端，侧箱板(10)通过角连接件与前箱板(8)、后箱板(9)均连接。
4.根据权利要求2或3所述的实现近断层高陡边坡非一致地震激励耦合作用试验装置，其特征在于：底板(6)顶面沿底板(6)的宽度方向开设有T型槽(11)，前箱板(8)底部和后箱板(9)底部均穿设有定位螺栓，定位螺栓的头部滑动设于T型槽(11)内，定位螺栓的螺杆上设有锁紧螺母。
5.根据权利要求1所述的实现近断层高陡边坡非一致地震激励耦合作用试验装置，其特征在于：加载系统包括垂直导向轴承(13)、X向水平激励器和y向水平激励器，主台(1)和副台(4)底部均设有垂直导向轴承(13)、X向水平激励器和y向水平激励器。
6.一种实现近断层高陡边坡非一致地震激励耦合作用试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种实现近断层高陡边坡非一致地震激励耦合作用试验装置，包括振动台，振动台包括主台(1)和副台(4)，其特征在于：还包括第一主动箱(5)、第二主动箱(7)和加载系统，第一主动箱(5)和第二主动箱(7)相对设置且分别固定于主台(1)和副台(4)上，第一主动箱(5)分为上下两层，第一主动箱(5)下层与第二主动箱(7)对接且相通，第一主动箱(5)上层与第二主动箱(7)相对的一端向外延伸形成坡体部(12)，坡体部(12)搭接于第二主动箱(5)顶部且坡体部(12)的底部与第二主动箱(5)相通，加载系统通过振动台带动第一主动箱(5)和第二主动箱(7)运动。
2.根据权利要求1所述的实现近断层高陡边坡非一致地震激励耦合作用试验装置，其特征在于：第一主动箱(5)包括底板(6)、前箱板(8)、后箱板(9)、侧箱板(10)和坡面板(3)，底板(6)固定于主台(1)上，前箱板(8)和后箱板(9)并行设于底板(6)上，侧箱板(10)和坡面板(3)分别设于第一主动箱(5)两端，坡面板(3)通过角连接件与第一主动箱(5)上层坡体部(12)所在一端的前箱板(8)、后箱板(9)均连接，侧箱板(10)通过角连接件与第一主动箱(5)上下两层的前箱板...
【专利技术属性】
技术研发人员：张迎宾，何川，朱辉，余鹏程，耿萍，姚超凡，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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